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[IT新闻] 英特尔发布Stratix 10 GX 10M FPGA:采用全新EMIB连接设计

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发表于 2019-11-6 16:54:33 | 显示全部楼层 |阅读模式

现场可编程门阵列(FPGA)的一大优势,就是能够制造功能强大的芯片。可重复单元设计的性质,能够吸收工艺技术方面的问题。而当达到硅片的极限时,继续增大尺寸的唯一方法,就是将其连接到一起。今日,英特尔宣布了自家的最新款“大型”FPGA 。其最吸引人的地方,莫过于采用了具有里程碑意义的连接技术。
封装技术是推动硬件行业发展的重要因素之一(题图 via AnandTech)

此前,外媒已经详细介绍过台积电(TSMC)在 GPU 中使用过的 2.5D 晶圆片上封装(COWOS)工艺、英特尔的嵌入式多芯片互联桥(EMIB)工艺、以及 FOVEROS 之类的堆叠技术。

随着行业向更小尺寸的芯片迁移,制造商们需要找到更加出色的实践方案。以英特尔 EMIB 技术为例,通过将多种基于不同制程节点的芯片连接到一起,其能够实现高功率芯片(如 GPU)和低功率芯片(如 HBM)的衔接。

不过 EMIB 也不是没有缺点,比如其热稳定性不足以承受两个高功率芯片之间的连接,只能搭配一个高功率芯片 + 一个低功率芯片。

此外,在基板中将两个管芯连接在一起时(尤其是通孔或 BGA 设计的高功率管芯),还必须考虑到机械应力(尤其在使用不同的金属时)。

热胀冷缩很容易导致重要节点的故障,这对注重长期使用的嵌入式设计来说很是致命。在处理有机基板时,分离的厚度,也严重增加了连接大功率芯片时的可行性。

芯片与收发器之间有另外四路 EMIB 连接

好消息是,在最新的 Stratix 10 GX 10M FPGA 上,英特尔似乎已经消除了这种隐忧 —— 这款大型 FPGA 专为 ASIC 原型设计和仿真市场而打造。

通过将两个大型 5.1M FPGA 逻辑元件和三个 EMIB 连接相结合,可产出平均热设计功耗(TDP)从 150W 至 400W 芯片,同时具有先进的冷却特性。

尽管 ASIC 原型设计和仿真市场相对较小(英特尔表示年均 3~5 亿美元),但客户一直希望越来越大的 FPGA,以便通过最少的安装来获得最准确的结果。

这些芯片最终会议较低的频率运行(50MHz 到 300MHz),以确保精度。

不过英特尔表示,Stratix 10 GX 10M 的新设计,可轻松替代旧款四路 GX 2800 FPGA 。在相同工作负载的情况下,其连接性能提升了一倍、但功耗却降低了 40% 。

FPGA 的设计,围绕着这两个 5.1M 逻辑元件管芯展开,并通过三条 EMIB 连接到一起。其运行在 1 GHz 以上的 AIB 协议,并构成整个芯片上 25920 连接引脚的一部分。

该 FPGA 逻辑元件的数量达到了 1020 万,超过了 8 月份发布的 Xilinx VU19P 。后者具有 900 万逻辑元件,包括 8172k 触发器、以及 408.6k LUT 。

Stratix 10 GX 10M 还包含 6912 个 DSP 元件和 48 个收发器输出,速率为 17.4 Gbps 。英特尔指出,这些功能主要是为支持 PCIe 3.0 / 4.0 而设计。且 FPGA 支持 H-tiles,满足客户对定制设计的连接需求。

据悉,本次新硬件发布,恰逢英特尔在中国举办的 FPGA 技术活动。作为该产品的主要市场之一,英特尔表示,其已同主要合作伙伴持续开展了近一年的工作,后续将致力于向更广泛的市场推广。

至于对 14nm 产能短缺的担忧,该公司表示,新品产的体量并不大,因此不会有任何方面的问题。该公司(至少是 FPGA 业务部门)已证明使用 EMIB 连接技术,确实有助于提高芯片的良率。

AnandTech 指出,英特尔使用多 EMIB 连接两个高功率芯片(75W / 150W)的事实,是将该技术推向广泛市场的关键一步。

以此作为概念验证,可为多管芯 EMIB 和 Foveros CPU 设计在未来分立式 GPU 产品中的发展而铺平道路。

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