Hot Chips 2023》AMD 发表世界最巨大 FPGA 晶片 Versal Premium VP1902
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AMD 在 2022 年 2 月 14 日，完成收购 FPGA（Field Programmable Gate Array，现场可程式化逻辑闸阵列）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），创下晶片产业的交易纪录。因为 FPGA 可程式化的特性，使其具灵活性、可客制性、平行处理能力、易于升级等优势。
透过 FPGA，晶片设计者能在晶片送交制造（Tape Out）前，先为即将完成的 ASIC 或系统单晶片（SoC）创建数位双胞胎版本，有助于产品验证，并提高开发软件。人工智慧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 6 月 27 日发表世界最大 FPGA 晶片 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 7777 公釐，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。
Hot Chips 2023（第 35 届）进一步揭露 Versal Premium VP1902 技术细节，就让我们仔细瞧瞧这颗“专为研发更大晶片诞生”的巨大 FPGA。
▲ AMD 开宗明义：现在就是 AI 时代，无论是 CPU、GPU 还是专用加速晶片，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，以协助晶片验证和测试。模拟有数十亿个电晶体的现代 SoC 相当耗费资源，依晶片大小和复杂性，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。
▲ 晶片连接与封装方式，不仅需接合 Chiplet，且还需支援密集的高速 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 14 改为 22，更能平衡 Chiplet 间的延迟。
▲ 22 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 奈米制程、两倍规模、22 Chiplet 排列、可程式化晶片内网络。
▲ 四颗 VP1902 可比八颗 VU19P 有更高密度和更简单系统设计。
▲ I/O 介面性能。
▲ 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“靠设计晶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 也非常适合韧体开发和测试、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。
（首图来源：AMD）
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