超越摩尔定律-堆叠硅片互联技.doc

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1、超越摩尔定律:堆叠硅片互联技　　随着FPGA的作用在系统设计中的日益凸显，需要更大的逻辑容量和更多的片上资源。到日前为止，FPGA主要遵循摩尔定律的发展速度来应对这种需求，每一代新工艺技术增加近两倍的逻辑容量。然而，要跟上当今高端市场的需求增长步伐，就需要必须超越摩尔定律。为了满足上述需求，赛灵思采用创新堆叠硅片互联(SSI)技术来构建FPGA，使其与最大型FPGA芯片相比，带宽和容量相当甚至更高，同时将功耗降至最低。　　　　世界最大容量FPGA:Virtex-72000T　　赛灵思推出采用堆叠硅片互联(SSI)技术的世界最大

2、容量FPGA:Virtex-72000T。这款包含68亿个晶体管的FPGA具有1,954,560个逻辑单元，容量相当于市场同类最大28nmFPGA的两倍。这是赛灵思采用台积电(TSMC)28nmHPL工艺推出的第三款FPGA，更重要的是，这也是世界第一个采用堆叠硅片互联(SSI)技术的商用FPGA。　　　　Virtex-72000T器件为设备制造商提供了一个集成的平台，能帮助他们在提升性能和功能的同时降低功耗。由于消除了电路板上不同IC间的I/O接口，系统的整体功耗得以显著降低。同时，因为电路板上需要的IC器件数量减少，客户能

3、降低材料清单成本、测试和开发成本。此外，由于芯片在硅中介层上并排放置，SSI技术能够避免多个芯片堆叠造成的功耗和可靠性问题。中介层在每个芯片间提供10,000多个高速互联，可支持各种应用所需要的高性能集成。　　　　　　超越摩尔定律，引领FPGA发展新潮流　　传统上，FPGA厂商习惯于采用最新芯片工艺技术来实现他们的新架构，充分发挥摩尔定律的作用，这样晶体管的数量每22个月就能随最新芯片工艺技术的推出而翻一番。过去20年，FPGA厂商一直遵循摩尔定律的发展，不断推出新的FPGA，实现器件容量的倍增。　　赛灵思公司全球高级副总裁，

4、亚太区执行总裁汤立人(VincentTong)指出：　　根据摩尔定律，FPGA做不到200万的逻辑单元，28nm最大也只可以达到大概100万逻辑单元，但是由于堆叠互联技术，我们可以达到200万逻辑单元，并且，最重要的是我们现在就可以供货，客户可以马上着手如此高性能FPGA的设计。在半导体行业最大的CPU能达到30亿左右。而2000T是半导体历史上最大的半导体，有200万的逻辑单元，没有其他的FPGA，也没有其他的半导体可以做到那么大的容量。　　　　针对Virtex-72000T，赛灵思打造了堆叠硅片互联(SSI)技术。该技术在

5、无源硅中介层上并排连接着几个硅切片(有源切片)，该切片再由穿过该中介层的金属连接，与印制电路板上不同IC通过金属互联通信的方式类似。通过这种技术，赛灵思让器件的发展步伐超过了摩尔定律的速度，使赛灵思站在了28nmFPGA的顶端，引领着FPGA行业的发展。　　　　赛灵思堆叠硅片互联(SSI)技术　　为了克服限制和障碍，赛灵思已经开发出一种新的方法来实现大容量FPGA的批量生产,那就是堆叠硅片互联技术。该新型解决方案能够大量增加连接的数量，实现多个芯片间的高带宽连接。与多个FPGA方法相比，还能显著降低时延和功耗，同时能在单个封装

6、中集成大量互联逻辑和片上资源。　　　　在FPGA系列的密度范围内，中密度器件是“最佳选择”。这是因为与前代器件相比，同一芯片尺寸上的容量和带宽有显著提升，而与同一系列中的最大型器件相比，它们能够在FPGA产品生命周期的早期阶段就可以交付。因此，通过将多个这种芯片集成到单个器件内，就可以达到并超过最大型单片器件所提供的容量和带宽，但同时又具有小型芯片的生产优势和即时量产优势。赛灵思用一种创新方式将多种业经验证的技术进行优化组合实现了该解决方案。通过将硅通孔(TSV)和微凸块技术与其创新型ASMBLTM架构完美组合，赛灵思正在构建

7、新系列FPGA产品，其容量、性能、功能和功耗特性足以应对“可编程技术势在必行”这一发展趋势。图1是由4个FPGA芯片切片、硅中介层和封装基片构成的堆叠芯片顶视图。赛灵思利用堆叠硅片互联技术将增强型FPGA芯片切片与无源硅中介层相集成，所开发出的堆叠芯片实现了成千上万条芯片间连接，能够提供超高芯片间互联带宽，功耗显著下降，且时延仅为标准I/O的五分之一。　　　　　　2.5D和3D堆叠技术的发展和意义　　说到2.5D和3D可能大家都不陌生，赛灵思是全球第一家公司可以做到2.5D堆叠技术的，不仅仅对于赛灵思来说，对整个行业来说，2.

8、5D在FPGA行业中扮演什么角色呢?3D是非常尖端的技术，3D是什么意思呢?汤立人(VincentTong)解释到3D是把不同的IC堆叠在一起。两个都是IC，都有晶体管在里面。每个IC都是主动的，有功耗，需要电源的。为什么现在变成2.5D呢?2.5D定义就是这两个主动IC放到