Xilinx工艺技术与策略助力VIRTEX-5器件量产

在下一次互联网浪潮中，语音、视频和数据将融合于同一网络，称为“三网联合业务”。在预期消费者对新型移动和固定业务的需求将不断增长的情况下，如何使现有的网络基础设施获得重生已成为全球电子行业急需解决的迫切问题。TheLinley Group公司高级分析师Bob Wheeler指出，高性能可编程解决方案将在这一通信基础设施翻新过程中在分组处理与传输方面扮演关键角色。ABI Research公司分析师Alan Varghese分析，未来的SoC解决方案必须将灵活性与高性能的DSP、处理和连接能力相结合，以满足传送语音、视频和数据的聚集带宽需求。

基于对以上产业发展趋势的把握，2006年5月16日，赛灵思公司宣布开始发运其65nm Virtex-5 FPGA系列四种领域优化平台中的第一种――Virtex-5 LX器件。到目前为止，该公司已向市场发售了三款平台(Lx、LXT和SXT)的13种器件。时值Virtex-5LX器件推出一周年之际，该公司日前又宣布，其65nmVirtex－5 FPGA系列首个平台的两款器件，LX50和LX50T实现量产。

多种技术结合实现65nm工艺

赛灵思亚太区Virtex解决方案高级市场经理邹志雄认为，此次Virtex-5系列实现量产，对Xilinx意义重大。该产品的迅速量产不仅仅是显现了公司改进65nm工艺设计方面的能力和独特的代工策略，更重要的是，做到将多种复杂的工艺技术结合起来用于65nm量产是一件极具挑战性的工作。量产的实现，将会有更多的设计者从赛灵思FPGA的内在灵活性和成本优势中获益，推动公司进一步向整个ASIC／ASSP／PLD 224亿美元的市场高性能板块进军。

Virtex-5系列代表了Xilinx Virtex产品线的第五代产品，关键设计团队在工艺技术、架构和产品开发方法学方面的创新，使Virtex-5 FPGA在性能和密度方面取得前所未有的进步――与前一代90nm FPGA相比，速度平均提高30％，容量增加65％――同时动态功耗降低35％，静态功耗保持相同的低水平，使用面积减小45％。

三栅极氧化层技术

Virtex-5 FPGA基于65纳米的三栅极氧化层技术，使用先进的硅组合模块(ASMBL)架构并且实现了更高级别的系统集成。这个产品系列提供了一个高级平台，可以满足用户对于建造具有更高性能、更高密度、更功耗和更低成本的可编程系统日益增长的需求。满足上述一个或者两个需求也许比较容易，但是挑战在于要同时满足所有这些需求。

“通过与代工厂UMC合作，Xilinx在90rim工艺时就引进了三层不同厚度的氧化技术(Triple-OxideII)，”邹志雄说，“这样，器件的静态功耗可以控制得很好，漏电流也可以极大降低。”与二栅极氧化层技术在核心处使用薄氧化层，在I／O区域使用较厚的氧化层相比，Virtex-5添加了第三层中等厚度的氧化物晶体管，用于实现FPGA中的一些功能，并允许对器件电路的性能和功耗进行微调。

在65nmCMOS工艺技术下，Virtex-5的内核电压Vcc为1.0V。“这是很多厂商做不到的，”邹志雄说。在1V Vcc和应变硅工艺下，器件的动态功耗得以降低，同时保证了性能的提高。另外，镍硅化物自对准(Self-Aligned)技术可以实现很低的源，漏极电阻，从而提高Virtex-5性能。

Express Fabric技术实现逻辑和局部互连布线

Express Fabric技术将查找表(LUT)、六个独立的输入和一个新的对角互连结构结合在一起，相对于Virtex-4架构而言，Express Fabric技术利用更少的LUT层次以及更少的串行连接(面向相邻构件)实现了组合逻辑。这种方法缩短了数据通路延迟，从而提高了设计性能。

6-LUT逻辑结构

Virtex-5 FPGA的6-LUT可以用作逻辑或者分布式存储器，这时LUT是一个64位的分布式RAM(甚至双端口或者四端口)或者一个32位可编程移位寄存器。每个LUT具有两个输出，从而实现了五个变量的两个逻辑函数，存储32×2RAM比特，或者作为16×2bit的移位寄存器进行工作。

另外，新的对角对称互连模式通过在更少的布线跳接中获得更多的空间实现性能提高。

代工策略

独特的代工策略是推动Xilinx Virtex-5系列实现量产的另一要素。邹志雄告诉记者，Xilinx采用了多代工厂策略，同时在UMC和东芝的工厂进行生产。“这样可以确保我们使用领先的工艺技术，有效降低客户风险，保证稳定供货。另外，两个代工厂地理上的分散，能够保证晶圆价格的竞争力和更快的产品周转时间。”对于目前Virtex-5系列的13种器件，他透露，由于两个代工厂所采用的工艺不同，需要开出26套光罩，这对FPGA厂商来说价格不菲。

邹志雄说，“Virtex-5实现量产，预示着客户在此平台上设计的产品会很快量产。Xilinx是个大公司，我们希望巨额的投入能够有效地帮助客户把设计风险降到最低。”