世界最大FPGA芯片Versal Premium VP1902技术详解
amd在2022年2月14日，完成收购fpga第一大厂赛灵思（xilinx），价值约500亿美元（原先估值350亿美元，被amd股价上涨推高），创下芯片产业的交易纪录。因为fpga可编程的特性，使其具灵活性、可客制性、平行处理能力、易于升级等优势。
通过fpga，芯片设计者能在芯片送交制造（tape out）前，先为即将完成的asic或系统单芯片（soc）创建数位双胞胎版本，有助于产品验证，并提高开发软件。人工智能蔚为风潮且相关技术快速翻新当下，fpga更同时是amd和英特尔（2015年6月以167亿美元收购全球第二大fpga厂商altera）ai产品布局的重要一环。 amd于今年 6月27日发布了世界最大的fpga芯片versal premium vp1902，相较上一代赛灵思virtex ultrascale+vu19p，增加了ai专用处理器versal，所有性能规格指标都是两倍起跳，并采用chiplet设计，尺寸约为77×77毫米，拥有1,850万个逻辑单元，以及控制平面操作的专用arm 核心与协助调试的板载网络。amd预定第三季提供样品给客户，2024年初全面供货。
▲ amd开宗明义：现在就是 ai 时代，无论是 cpu、gpu 还是专用加速芯片，都要有 ai 能力。
▲ vp1902 设计目的不是当单设备使用，更多以丛集部署，以协助芯片验证和测试。模拟有数十亿个晶体管的现代soc相当耗费资源，依芯片大小和复杂性，可能需要跨越多个机架、数十甚至数百个fpga。
▲ 因为fpga 电路密度远不如原型设计的晶片，更大fpga 容纳更大晶片的设计逻辑，或fpga 丛集放入更大规模设计。
▲ 2019 年 hot chips，赛灵思发表 virtex ultrascale+ vu19p，今年 versal premium vp1902 规模则是两倍。
▲ 由四块 chiplet 组成的 versal premium vp1902 逻辑密度是前代两倍，且 ai 专用处理器 versal 加持后，可提升八倍除错表现。
▲ versal premium vp1902 各种性能指标约是上代产品两倍。
▲ versal premium vp1902 规格细节。
▲ amd 藉 chiplet 技术「经济的」扩大 fpga 规模。
▲ 芯片连接与封装方式，不仅需接合 chiplet，且还需支持密集的高速 i/o。
▲ 前代 virtex ultrascale+ vu19p 的 chiplet 配置方式。
▲ 前代 virtex ultrascale+ vu19p「又长又宽」配置导致难以扩展 i/o。
▲ 所以这次从1×4改为2×2，更能平衡chiplet间的延迟。
▲ 2×2 chiplet 亦能减少 40% 导线长度。
▲ 因此 amd 这次才能打造如此巨大的 fpga。
▲ 一颗 fpga不够，可以来第二颗。
▲ 结合更新 7 纳米制程、两倍规模、2×2 chiplet 排列、可程式化芯片内网路。
▲ 四颗 vp1902 可比八颗 vu19p 有更高密度和更简单系统设计。
▲ i/o 接口性能。
▲ fpga 读回性能。
▲ 经versal加持，达八倍除错效率。
▲ 八倍效率差距就是这样来的。
▲ 软件串列扫描链（scan chain）的效能提升。
▲ 多层分区流程可更快速布局和布线。
▲ 经过17年发展，赛灵思最新fpga成为amd第六代设计模拟装置。 这堪称本届 hot chips 罕见的完整简报，内容钜细靡遗，amd 变相对「靠设计芯片过日子的潜在受众」做了整整 30 分钟广告，但 amd 也表示，这些 fpga 也非常适合固件开发和测试、验证 ip 区块和原型开发用。既然amd都放出世界最巨大fpga，接着我们就期待手握altera的英特尔会如何出招吧。
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▲ 前代 virtex ultrascale+ vu19p 的 chiplet 配置方式。
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▲ 所以这次从1×4改为2×2，更能平衡chiplet间的延迟。
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▲ 因此 amd 这次才能打造如此巨大的 fpga。
▲ 一颗 fpga不够，可以来第二颗。
▲ 结合更新 7 纳米制程、两倍规模、2×2 chiplet 排列、可程式化芯片内网路。
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▲ i/o 接口性能。
▲ fpga 读回性能。
▲ 经versal加持，达八倍除错效率。
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▲ 软件串列扫描链（scan chain）的效能提升。
▲ 多层分区流程可更快速布局和布线。
▲ 经过17年发展，赛灵思最新fpga成为amd第六代设计模拟装置。 这堪称本届 hot chips 罕见的完整简报，内容钜细靡遗，amd 变相对「靠设计芯片过日子的潜在受众」做了整整 30 分钟广告，但 amd 也表示，这些 fpga 也非常适合固件开发和测试、验证 ip 区块和原型开发用。既然amd都放出世界最巨大fpga，接着我们就期待手握altera的英特尔会如何出招吧。
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