在Vivado下如何判斷芯片是多die芯片

1. 什么是SSI芯片？

SSI是Stacked Silicon Interconnect的縮寫(xiě)。SSI芯片其實(shí)就是我們通常所說(shuō)的多die芯片。其基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。可以看到SSI芯片的基本單元是SLR（Super Logic Region），也就是我們所說(shuō)的die。SLR之間通過(guò)Interposer“粘合”在一起。每個(gè)SLR可看做一片小規(guī)模FPGA。

2. 如何從芯片型號(hào)上判斷FPGA是否是多die芯片?

在芯片選型手冊(cè)上，有如下圖所示說(shuō)明，根據(jù)圖中紅色方框標(biāo)記可判斷該芯片是否是SSI芯片。

3. UltraScale和UltraScale+系列有哪些芯片是SSI芯片？

總的來(lái)說(shuō)，UltraScale+大部分都是多die芯片，如下圖所示。圖中還可以看到每個(gè)芯片所包含的SLR的個(gè)數(shù)以及每個(gè)SLR的大小。SLR的大小以時(shí)鐘區(qū)域（Clock Region）衡量，例如，VU5P有兩個(gè)SLR，每個(gè)SLR的寬度為6，高度為5，所以共有6x5也就是30個(gè)Clock Region。同時(shí)，還可以看到每個(gè)SLR的大小是一致的。

圖片來(lái)源：Table 19，ds890

4. 在Vivado下如何判斷芯片是多die芯片？

只要獲知芯片的具體型號(hào)，在Vivado Tcl Console中執(zhí)行如下圖所示命令即可獲得該芯片所包含的SLR的個(gè)數(shù)。例如，對(duì)于XCVU5P，屬性SLRS的返回值為2，說(shuō)明該芯片有兩個(gè)SLR，故其是多die芯片；而對(duì)于XCVU3P，返回值為1，說(shuō)明該芯片只有一個(gè)SLR，故其是單die芯片。

5. 多die芯片的每個(gè)SLR地位一樣嗎？

多die芯片的每個(gè)SLR其結(jié)構(gòu)基本是一致的，都包含CLB、Block RAM、DSP和GT等。但這些SLR的地位是不一樣的。這其中只有一個(gè)SLR是Master SLR。通過(guò)如下圖所示的命令可獲取Master SLR（需要在打開(kāi)的工程中或DCP中執(zhí)行該命令）。通常SLR0為Master SLR。用于配置FPGA的電路、DNA_PORT和EFUSE_USER只存在于Master SLR中。

6. SLR之間是如何互連的？

這是多die芯片設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要問(wèn)題。SLR之間通過(guò)專(zhuān)用布線資源SLL（Super Long Line）互連。SLL的個(gè)數(shù)是有限的。以XCVU5P為例，可通過(guò)如下命令獲取SLL的個(gè)數(shù)。這在設(shè)計(jì)初期是非常重要的。需要根據(jù)此數(shù)值評(píng)估跨die網(wǎng)線個(gè)數(shù)是否合理?？鏳ie網(wǎng)線過(guò)多很可能造成布線擁塞，進(jìn)而影響時(shí)序收斂。

7. 跨die時(shí)鐘需要特殊處理嗎？

對(duì)于SSI器件，Interposer上分布了專(zhuān)用的全局時(shí)鐘走線，因此，對(duì)于跨die時(shí)鐘并不需要特殊處理，同時(shí)該時(shí)鐘也不會(huì)占用SLL。

8. Block RAM和DSP48能否跨die級(jí)聯(lián)？

以DSP48為例，其有專(zhuān)門(mén)的級(jí)聯(lián)端口，例如PCOUT/PCIN。因此，相鄰的兩個(gè)DSP48級(jí)聯(lián)時(shí)，會(huì)使用專(zhuān)用的級(jí)聯(lián)布線資源。但是，這種布線資源僅限于die內(nèi)。類(lèi)似地，Block RAM、Carry Chain等在die內(nèi)可使用固有的級(jí)聯(lián)布線資源。

9. 對(duì)于多die芯片，如何評(píng)估資源利用率？

器件選型階段需要根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)模選擇合適的芯片。這個(gè)階段，需要根據(jù)整個(gè)設(shè)計(jì)的資源利用率確定芯片規(guī)模。一旦選定SSI器件，就要及早考慮模塊劃分，也就是如何將設(shè)計(jì)分配到每個(gè)die內(nèi)，使每個(gè)die的資源利用率盡可能平衡，此時(shí)就要考慮每個(gè)die的資源利用率，避免出現(xiàn)某個(gè)die某一資源利用率過(guò)高以至于出現(xiàn)擁塞，而另一個(gè)die該資源利用率偏低的情形。這一工作要在設(shè)計(jì)初期完成，本質(zhì)上就是要設(shè)計(jì)好合理的數(shù)據(jù)流，從而達(dá)到兩個(gè)目的：每個(gè)die的資源利用率比較均衡；跨die網(wǎng)線個(gè)數(shù)合理。