Giles Peckham: „Auf Systemebene optimiert bietet UltraScale+ einen Mehrwert, der weit über die traditionelle Migration des Prozessknotens hinaus geht“.

Giles Peckham: „Auf Systemebene optimiert bietet UltraScale+ einen Mehrwert, der weit über die traditionelle Migration des Prozessknotens hinaus geht“.Xilinx

Um eine noch höhere Leistungs- und Integrationsstufe zu erreichen, enthält die 16-nm-UltraScale+-Familie von Xilinx die neue Verbindungstechnik SmartConnect. „Auf Systemebene optimiert, bietet UltraScale+ einen Mehrwert, der weit über die traditionelle Migration des Prozessknotens hinaus geht und erzielt im Vergleich zu 28-nm-Bausteinen eine doppelt bis fünffach höhere Leistung auf Systemebene pro Watt, eine wesentlich höhere Systemintegration und -intelligenz sowie die höchste Stufe an Sicherheit,“ so Giles Peckham, EMEA-Marketing-Manager bei Xilinx.

Das erweiterte UltraScale+-FPGA-Portfolio besteht aus den Kintex-UltraScale+-FPGA- und Virtex-UltraScale+-FPGA- und -3D-IC-Familien, während die Zynq-UltraScale+-Familie All-Programmable-MPSoCs enthält. Mit diesem Produktportfolio adressiert Xilinx eine breite Palette an Applikationen der nächsten Generation, wie LTE Advanced, erste drahtlose 5G- und drahtgebundene Terabit-Kommunikation, ADAS (advanced driver assistance systems) und das industrielle Internet der Dinge.

Die 16-nm-UltraScale+-Familie, bestehend aus FPGAs, 3D-ICs und MPSoCs.

Die 16-nm-UltraScale+-Familie, bestehend aus FPGAs, 3D-ICs und MPSoCs.Xilinx

Verbesserter Speicher für programmierbare Bausteine

UltraRAM eliminiert durch die Integration von SRAM-Technik einen der größten Engpässe, der die Leistung und den Leistungsbedarf von FPGA- und SoC-basierten Systemen beeinflusst. Diese neue Technik kann genutzt werden, um Speicher hoher Kapazität auf dem Chip bereitzustellen, wie für das Zwischenspeichern großer Datenpakete und Videos, wodurch eine vorhersagbare Latenz und Leistung erzielt wird. Durch das Integrieren sehr großen eingebetteten Speichers sehr nahe an den entsprechenden Prozessoren können die Entwickler eine höhere Systemleistung/Watt erzielen und die Stücklistenkosten reduzieren. UltraRAM lässt sich bis zu einer Kapazität von 432 MBit in unterschiedlichen Konfigurationen skalieren.

SmartConnect-Technologie

SmartConnect ist eine Verbindungs-Optimierungstechnik für FPGAs. Sie bietet eine zusätzliche Verbesserung von 20 bis 30 % bezüglich Leistung, Flächenbedarf und Leistungsverbrauch. Während die UltraScale-Architektur den Engpass auf Siliziumebene durch neu konzipiertes Routing, Takten und geänderter Logic-Fabric beseitigt, fügt SmartConnect eine Optimierung der Verbindungstopologie hinzu, um den Design-spezifischen Durchsatz und die Latenz anzupassen und gleichzeitig den Logikbereich für die Verbindungen zu reduzieren.

Das obere Leistungsende des UltraScale+-Produktportfolios nutzt die kombinierte Leistung von 3D-Transistoren und der dritten Generation der 3D-ICs von Xilinx. So wie FinFETs eine mehr als lineare Verbesserung der Leistung/Watt gegenüber planaren Transistoren ermöglichen, erlauben 3D-ICs eine starke Verbesserung der Systemintegration und Bandbreite/Watt im Vergleich zu monolithischen Bausteinen.

Heterogene Multi-Processing-Technik

Die Zynq-UltraScale+-MPSoCs beinhalten alle zuvor erwähnten FPGA-Technologien, bieten heterogenes Multi-Processing und setzen die „richtigen Prozessoren für die jeweils entsprechenden Aufgaben“ ein. Laut Xilinx bieten diese Bausteine auf Systemebene ungefähr die fünffache Leistung pro Watt bezogen auf vorherige Alternativen. Im Zentrum des Prozessor-Subsystems befindet sich der 64-Bit-ARM-Cortex-A53-Prozessor mit vier Kernen, der die Hardware-Virtualisierung und eine asymmetrische Datenverarbeitung ausführen kann sowie ARM-TrustZone voll unterstützt.

Das Prozessor-Subsystem enthält einen ARM-Cortex-R5-Echtzeitprozessor mit zwei Kernen für deterministische Operationen, was eine schnelle Reaktion, hohen Durchsatz und geringe Latenz bei hoher Sicherheit und Zuverlässigkeit bedeutet.