AMD称其FPGA已可模拟各类大型芯片

那……能玩《孤岛危机》吗？

现场可编程门阵列（FPGA）的灵活性优势，使其成为智能网卡、电信网络甚至是模拟复古游戏机等多种应用场景下的理想选项。

然而，AMD本周二推出的最新Versal FPGA（收购自赛灵思）可不止能模拟30年前的微处理器。这些成果希望能在芯片制造之前，对其进行全面的仿真、测试和调试。

众所周知，芯片的流片制造成本极其高昂，一旦事后发现设计缺陷则更加致命。AMD Versal系列高级产品线经理Rob Bauer在采访中表示，在新FPGA的帮助下，芯片设计人员可以“在芯片流片之前创建数字孪生，或者为计划推出的ASIC/SoC制作数字版本。他们可以提前验证，在设计周期之内提早尝试软件开发等。”

根据Bauer的解释，随着半导体行业向着2.5D和3D小芯片架构等先进封装技术的过渡，芯片制造商面临的验证压力只会越来越大。“如今的芯片设计师不再仅仅为单一芯片做验证和软件开发，而是要为基于大量小芯片的多晶粒器件做验证和软件开发。”

AMD打造的Versal Premium VP1902正是为此而生。这款大芯片的尺寸约为77 x 77毫米，拥有1850万个逻辑单元（是即将推出的VU19P的两倍）以及用于控制面操作的专用Arm核心，外加用于协助调试的板载网络。

其思路就是将计算和网络功能全部纳入进来，减少I/O、调试或控制面所占用的FPGA逻辑单元，将节约出来的单元更多用于模拟ASIC或SoC。

除了将栅极密度加倍之外，AMD表示这款FPGA还将提供2倍的传输带宽，借此在芯片仿真过程中带来更高的有效云速率。与此同时，该芯片还采用最新的小芯片架构，具体分为4个FPGA块。Bauer表示这将有助于减少数据在芯片内移动时的延迟和拥塞。

虽然这一切看似令人印象深刻，但接触过芯片仿真的朋友都清楚，与在本机硬件上直接运行相比，仿真环境往往效率极低、缓慢且昂贵。AMD的FPGA新构想也无法解决这个问题。

首先，对包含数十亿个晶体管的现代SoC进行仿真是个极耗资源的过程。Bauer表示，根据芯片的具体尺寸和复杂性，可能需要跨多个机架将数十甚至几百个FPGA连接起来。即使如此，与实体芯片的时钟速率相比，仿真系统的性能仍会受到严重限制。

根据AMD的介绍，只需24个FPGA即可模拟10亿个逻辑门；而且在横向扩展之后，最多能够以超过50 MHz的时钟速率支持多达600亿个逻辑门。

Bauer指出，有效时钟速率最终将取决于所涉及的FPGA数量。“假如用户的IP能在单一VP1902内实现，那么性能表现也会更好。”

虽然AMD这款最新FPGA主要面向芯片制造商，但该公司表示本产品也非常适合固件开发与测试、IP块和子系统原型设计、外设验证以及其他各种测试用例。

在兼容性方面，AMD公司表示这款新芯片将与他们之前的FPGA采用相同的底层VIvado ML软件开发套件。AMD还与Cadence、西门子和Synopsys等领先电子设计自动化（EDA）厂商保持合作，增加对该芯片其他高级功能的支持。

AMD的VP1902预计将在今年第三季度起向客户提供样品，并于2024年初正式投放市场。