英特尔收购阿尔特拉 利用14nm工艺制造FPGA
美国阿尔特拉公司（altera）发布了预定于2015年底供应样品的高端fpga“stratix 10”的详情。stratix 10由2015年6月1日（美国时间）宣布收购阿尔特拉的美国英特尔公司代工，是利用14nm工艺制造的fpga。
stratix 10虽然以前就公布了概要，但披露器件产品线等详情还是首次。预定于2015年第四季度供应样品。
stratix 10通过改善fpga架构，将实现该公司以往产品“stratix v”约2倍的性能。不仅在逻辑元件（le）内，还在le外部的布线部分设置几百万个寄存器，将管道细分，视用户逻辑的类型，最大工作频率可达900mhz左右。
stratix 10与已经在供应样品的该公司的中档fpga“arria 10”一样，dsp硬宏支持浮点运算。最多的品种配备1.1万个以上的dsp硬宏，浮点运算性能超越美国英伟达的gpu、高达10tflops。该公司的产品营销高级总监patrick dorsey说：“我们的产品已经可以与英伟达的gpu展开全面竞争”，显露出对gpu的竞争意识。
与赛灵思在发展方向上的差异明确
stratix 10的特点主要有4个：（1）实现stratix v约2倍性能的“hyperflex架构”；（2）耗电量的削减；（3）采用英特尔的2.5d封装技术；（4）考虑到云端多租户使用的安全功能。
（1）的hyperflex架构，是类似于微处理器的超级管道技术。是细分管道，增加段数，使其能以更高的时钟频率工作的技术。
具体来说，stratix 10在接线段设置了专用的“hyper寄存器”。使用该hyper寄存器，将细分管道以提高频率。而一般的fpga，寄存器只配置在le内，接线段是不配置寄存器的。
图2：利用hyper寄存器细分管道
据称，因hyper寄存器的插入，是由编译器端自动进行的，逻辑电路设计者无需顾虑。阿尔特拉2015年5月发布的新设计工具“quartus ii”，配备了实现这一操作的功能。
按照该公司的估算，某无线通信基础设施用电路，stratix v的最大工作频率为491mhz，而stratix 10则为982mhz。在数据中心用的加速电路，stratix v的最大工作频率为156mhz，而stratix 10为452mhz。
图3：与stratix v相比的高速化程度
关于（2），与stratix v相比，stratix 10的耗电量最大可减少70％。除利用14nm工艺制造技术，降低了电源电压外，与stratix v相比，还能以较窄的位宽实现相同的性能，据称这也有助于降低耗电量。
图4：与stratix v相比减少的耗电量
图5：数据中心的使用示例
利用2.5d封装分离phy，为与xeon整合作准备？
（3）利用了代工商英特尔的2.5d封装技术“emib（embedded multi-die interconnect bridge）”（参阅本站报道）。
英特尔的竞争对手——美国赛灵思公司（xilinx）也在使用2.5d封装技术，但阿尔特拉和赛灵思的使用方式完全不同。
赛灵思是把fpga架构分成数枚芯片，用内插器连接。而阿尔特拉的战略，则是fpga架构封装在单一芯片中，收发器电路按照不同接口，准备不同的芯片。阿尔特拉把这种芯片叫作“区块”（tile）。
图6：区块的示意图
阿尔特拉将收发器电路作为单独芯片的理由主要有两个。一是为了方便支持今后可能面世的新一代高速接口。在支持对pci express gen 4等数据速率的高速化，以及含光通信在内等新调制方式时，分芯片更容易替换，实现起来方便。
另一个是fpga架构收纳在单一芯片中，le之间的通信“不像赛灵思那样，无需经由不同的内插器，可以提高可靠性”（dorsey）。赛灵思和阿尔特拉最近在片上存储器、浮点运算等许多方面，战略上的差异逐渐明确，2.5d封装的利用方法也明显不同。
阿尔特拉将收发器电路另分芯片，也可以看作是与英特尔的服务器微处理器“xeon”整合之前的准备。英特尔在宣布收购阿尔特拉之前，一直在计划推出将xeon与fpga集成于同一封装的产品。通过像英伟达gpu配备的接口“nvlink”那样，使在fpga端容易配备可以与cpu高速连接的接口，以提高其作为加速器的利用价值。关于这一点，阿尔特拉的dorsey表示“无可奉告”。
立足云端使用，fpga终将实现多租户化
关于（4），stratix 10加入了用来防范非法访问、防范篡改等的“安全设备管理器（sdm）”技术。在芯片内设置约15～150个扇区并予以隔离，使扇区可以单独配置和认证。
作为扇区的使用示例，阿尔特拉举出了防御设备中加密算法的隐藏、无线通信基础设施设备中特定电路的更新（在持续使用特定电路的同时，更新其他部分的电路）等。在该公司列举的示例中，最有特点的当属云服务的例子。
具体来说，就是云服务运营商在自己的基础设施中采用fpga，把单一fpga器件分割为多个扇区，出租给多位客户的使用形态。
这就像是在云计算领域，多家用户企业共用同一系统的“多租户”。可以说象征了“重视数据中心用途”这一阿尔特拉的现行发展方向。
图7：将单一fpga分割使用的“扇区”使用示例
最左侧的云端“多租户”使用象征着阿尔特拉如今的发展方向
美国微软计划于2015年下半年，将为本公司数据中心大量引进fpga，用来提高搜索引擎的速度，提供基于深度学习（cnn）的图像识别。
估计微软也在考虑把引进的大量fpga，经由该公司的云服务“azure”出租给客户。stratix 10规模最大的品种配备550万个le。达到如此规模后，在单一fpga中划分区域，提供给多个应用、多家企业共用的利用形式便成为了可能。
puf电路为intrinsic id制造
stratix 10为加强防篡改性、加密密钥等，在高端fpga中首次配备了puf（physical unclonable function）电路。puf电路是利用半导体制造误差造成的微小个体差异，生成芯片固有id的技术。采用的puf电路为荷兰intrinsic id公司制造。
配备puf的fpga此前美国美高森美公司（microsemi）曾推出过，“在赛灵思和阿尔特拉的高端fpga中配备，估计stratix 10还是第一个”（dorsey）。
arm内核也实现64位化
stratix 10与以往产品一样，也将准备配备arm内核的“stratix 10 soc”。阿尔特拉的fpga过去一直配备32位arm内核，stratix 10 soc将配备64位四核“cortex-a53”。最大工作频率为1.5ghz。
图8：stratix 10的品种一览
2015年我国将初步形成物联网产业体系
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二次仪表现场计量误差成因分析
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stratix 10与已经在供应样品的该公司的中档fpga“arria 10”一样，dsp硬宏支持浮点运算。最多的品种配备1.1万个以上的dsp硬宏，浮点运算性能超越美国英伟达的gpu、高达10tflops。该公司的产品营销高级总监patrick dorsey说：“我们的产品已经可以与英伟达的gpu展开全面竞争”，显露出对gpu的竞争意识。
与赛灵思在发展方向上的差异明确
stratix 10的特点主要有4个：（1）实现stratix v约2倍性能的“hyperflex架构”；（2）耗电量的削减；（3）采用英特尔的2.5d封装技术；（4）考虑到云端多租户使用的安全功能。
（1）的hyperflex架构，是类似于微处理器的超级管道技术。是细分管道，增加段数，使其能以更高的时钟频率工作的技术。
具体来说，stratix 10在接线段设置了专用的“hyper寄存器”。使用该hyper寄存器，将细分管道以提高频率。而一般的fpga，寄存器只配置在le内，接线段是不配置寄存器的。
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图4：与stratix v相比减少的耗电量
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