世界最大FPGA芯片Versal Premium VP1902技術(shù)詳解

第第頁(yè)世界最大FPGA芯片VersalPremiumVP1902技術(shù)詳解（AMD）在2022年2月14日，完成收購(gòu)（FPGA）第一大廠（賽靈思）（Xilinx），價(jià)值約500億美元（原先估值350億美元，被AMD股價(jià)上漲推高），創(chuàng)下芯片產(chǎn)業(yè)的交易紀(jì)錄。因?yàn)镕PGA可（編程）的特性，使其具靈活性、可客制性、平行處理能力、易于升級(jí)等優(yōu)勢(shì)。

通過(guò)FPGA，（芯片）設(shè)計(jì)者能在芯片送交制造（TapeOut）前，先為即將完成的（ASIC）或系統(tǒng)單芯片（SoC）創(chuàng)建數(shù)位雙胞胎版本，有助于（產(chǎn)品）驗(yàn)證，并提高開(kāi)發(fā)軟件。（人工智能）蔚為風(fēng)潮且相關(guān)技術(shù)快速翻新當(dāng)下，F(xiàn)PGA更同時(shí)是AMD和（英特爾）（2023年6月以167億美元收購(gòu)全球第二大FPGA（廠商）（Altera））（AI）產(chǎn)品布局的重要一環(huán)。AMD于今年6月27日發(fā)布了世界最大的FPGA芯片VersalPremiumVP1902，相較上一代賽靈思VirtexUltraScale+VU19P，增加了AI專(zhuān)用（處理器）Versal，所有性能（規(guī)格）指標(biāo)都是兩倍起跳，并采用Chiplet設(shè)計(jì)，尺寸約為77×77毫米，擁有1,850萬(wàn)個(gè)邏輯單元，以及控制平面操作的專(zhuān)用（Arm）核心與協(xié)助調(diào)試的板載（網(wǎng)絡(luò)）。AMD預(yù)定第三季提供樣品給客戶，2024年初全面供貨。

▲AMD開(kāi)宗明義：現(xiàn)在就是AI時(shí)代，無(wú)論是（CPU）、（GPU）還是專(zhuān)用加速芯片，都要有AI能力。

▲VP1902設(shè)計(jì)目的不是當(dāng)單設(shè)備使用，更多以叢集部署，以協(xié)助芯片驗(yàn)證和測(cè)試。（模擬）有數(shù)十億個(gè)（晶體管）的現(xiàn)代SoC相當(dāng)耗費(fèi)資源，依芯片大小和復(fù)雜性，可能需要跨越多個(gè)機(jī)架、數(shù)十甚至數(shù)百個(gè)FPGA。

▲因?yàn)镕PGA電路密度遠(yuǎn)不如原型設(shè)計(jì)的晶片，更大FPGA容納更大晶片的設(shè)計(jì)邏輯，或FPGA叢集放入更大規(guī)模設(shè)計(jì)。

▲2023年HotChips，賽靈思發(fā)表VirtexUltraScale+VU19P，今年VersalPremiumVP1902規(guī)模則是兩倍。

▲由四塊Chiplet組成的VersalPremiumVP1902邏輯密度是前代兩倍，且AI專(zhuān)用處理器Versal加持后，可提升八倍除錯(cuò)表現(xiàn)。

▲VersalPremiumVP1902各種性能指標(biāo)約是上代產(chǎn)品兩倍。

▲VersalPremiumVP1902規(guī)格細(xì)節(jié)。

▲AMD藉Chiplet技術(shù)「經(jīng)濟(jì)的」擴(kuò)大FPGA規(guī)模。

▲芯片連接與封裝方式，不僅需接合Chiplet，且還需支持密集的高速I(mǎi)/O。

▲前代VirtexUltraScale+VU19P的Chiplet配置方式。

▲前代VirtexUltraScale+VU19P「又長(zhǎng)又寬」配置導(dǎo)致難以擴(kuò)展I/O。

▲所以這次從1×4改為2×2，更能平衡Chiplet間的延遲。

▲2×2Chiplet亦能減少40%導(dǎo)線長(zhǎng)度。

▲因此AMD這次才能打造如此巨大的FPGA。

▲一顆FPGA不夠，可以來(lái)第二顆。

▲結(jié)合更新7納米制程、兩倍規(guī)模、2×2Chiplet排列、可程式化芯片內(nèi)網(wǎng)路。

▲四顆VP1902可比八顆VU19P有更高密度和更簡(jiǎn)單系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

▲I/O（接口）性能。

▲FPGA讀回性能。

▲經(jīng)Versal加持，達(dá)八倍除錯(cuò)效率。

▲八倍效率差距就是這樣來(lái)的。

▲軟件串列掃描鏈（S（can）Chain）的效能提升。

▲多層分區(qū)流程可更快速布局和布線。

▲經(jīng)過(guò)17年發(fā)展，賽靈思（最新）FPGA成為AMD第六代設(shè)計(jì)模擬裝置。這堪稱(chēng)本屆HotChips罕見(jiàn)的完整簡(jiǎn)報(bào)，內(nèi)容鉅細(xì)靡遺，AMD變相對(duì)「靠設(shè)計(jì)芯片過(guò)日子的潛在受眾」做了整整30分鐘廣告，但AMD也表示，這些FPGA也非常適合固件開(kāi)發(fā)和測(cè)試、驗(yàn)證IP區(qū)塊和原型開(kāi)發(fā)用。既然AMD都放出世界最巨大FPGA