Smarter Networks助力賽靈思（Xilinx）再度領(lǐng)先一代

　　核心提示：繼All Programmable平臺(tái)后，賽靈思再度創(chuàng)新“概念”、打破常規(guī)思維，推出Smarter Networks(更智能的網(wǎng)絡(luò))。究竟什么是Smarter Networks？賽靈思這樣做有何戰(zhàn)略性意義呢？

　　通信與網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)規(guī)模龐大的全球性競(jìng)爭(zhēng)行業(yè)。賽靈思作為網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備廠商的三大半導(dǎo)體供應(yīng)商之一，一直通過組裝、開發(fā)和收購(gòu)新技術(shù)和專業(yè)技術(shù)來幫助設(shè)備廠商實(shí)現(xiàn)顯著的產(chǎn)品差異化，為其客戶提供更大價(jià)值，使其邁向更加輝煌的成功。

　　在過去幾年里，賽靈思一直在從行業(yè)領(lǐng)先的FPGA廠商向Smarter（更智能）系統(tǒng)All Programmable解決方案提供商轉(zhuǎn)型。不過這些術(shù)語究竟是什么意思呢？其實(shí)指的就是FPGA架構(gòu)，所有賽靈思芯片產(chǎn)品（如All Programmable FPGA、3D IC和 SoC）的基礎(chǔ)構(gòu)建模塊在28nm工藝節(jié)點(diǎn)已達(dá)到一個(gè)臨界閾值。這個(gè)閾值標(biāo)志著FPGA無論從規(guī)模還是速度方面均已經(jīng)發(fā)展到了足以實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的水平。在 28nm工藝節(jié)點(diǎn)上，賽靈思的解決方案能夠取代整個(gè)ASSP和ASIC，這就是說賽靈思All Programmable器件配備合適的IP和軟件，能夠成為實(shí)現(xiàn)眾多最終產(chǎn)品所需的唯一重要集成電路器件。這個(gè)看似大膽的斷言已有無可辯駁的證據(jù)，詳見下文。

　　為了更智能，賽靈思做了什么？

　　為達(dá)到這一水平，賽靈思已經(jīng)在芯片產(chǎn)品、IP開發(fā)和收購(gòu)方面斥資逾10億美元。開發(fā)的項(xiàng)目包括設(shè)計(jì)和成功推出基于28nm工藝技術(shù)的三大類、五個(gè)獨(dú)特系列的All Programmable FPGA產(chǎn)品：

　　1）首個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化的FPGA系列：Virtex-7、Kintex-7和Artix-7

　　2）首個(gè)基于Virtex-7 FPGA技術(shù)和堆疊硅片互聯(lián)技術(shù)（SSIT）的All Programmable 3D IC系列

　　3）首個(gè)Zynq All Programmable SoC系列，其將雙核ARM處理器系統(tǒng)與賽靈思28nm FPGA架構(gòu)完美結(jié)合在一起。

　　這些進(jìn)步開創(chuàng)出了作為All Programmable解決方案基石的All Programmable產(chǎn)品組合。但是如果沒有先進(jìn)的工具協(xié)助將器件用于特定的任務(wù)，賽靈思的客戶沒有能力也永遠(yuǎn)不可能充分發(fā)揮賽靈思芯片器件的全部功能，這樣賽靈思28nm器件系列也就體現(xiàn)不出其特色。事實(shí)上這些器件需要更先進(jìn)的工具，因?yàn)樗鼈兊募冃酒δ芤呀?jīng)涉及到復(fù)雜ASSP和ASIC器件的范疇。

　　因此，這些28nm器件需要借助新的工具來充分發(fā)揮它們的功能。這就是賽靈思為何要用數(shù)百名員工歷時(shí)四年時(shí)間來開發(fā)Vivado設(shè)計(jì)套件的原因。 Vivado設(shè)計(jì)套件是業(yè)界首款專門針對(duì)All Programmable器件開發(fā)的SoC增強(qiáng)型設(shè)計(jì)套件。賽靈思Vivado設(shè)計(jì)套件不僅可支持大型設(shè)計(jì)的開發(fā)，比如針對(duì)采用擁有200萬個(gè)邏輯單元并具有領(lǐng)先一代巨大容量的賽靈思Virtex-7 2000T 3D IC的設(shè)計(jì)，同時(shí)還能把生產(chǎn)力提升四倍，以便將此類大型設(shè)計(jì)迅速投產(chǎn)。

　　同時(shí)，賽靈思Vivado設(shè)計(jì)套件還可支持IP模塊日漸廣泛的使用，因?yàn)闆]有設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)能夠或者希望設(shè)計(jì)復(fù)雜設(shè)計(jì)方案的每一個(gè)模塊。例如，設(shè)計(jì)另一種以太網(wǎng)控制器或者PCIe接口不會(huì)帶來增值，雖然把這類模塊整合到系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)中會(huì)產(chǎn)生巨大的價(jià)值。這些元件現(xiàn)在可以當(dāng)作預(yù)設(shè)計(jì)、預(yù)驗(yàn)證、業(yè)經(jīng)驗(yàn)證的IP模塊來處理。這些模塊對(duì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)至關(guān)重要，這也是賽靈思在過去數(shù)年大力投資戰(zhàn)略性收購(gòu)和合作伙伴關(guān)系營(yíng)建的原因。目的是讓內(nèi)部開發(fā)出關(guān)鍵性IP，這樣系統(tǒng)廠商就可以用賽靈思 All Programmable解決方案開發(fā)自己的設(shè)計(jì)。

　　賽靈思戰(zhàn)略性收購(gòu)活動(dòng)

　　在過去幾年里，賽靈思以通信網(wǎng)絡(luò)為重點(diǎn)，通過戰(zhàn)略性收購(gòu)，為采用自己的28nm All Programmable器件開發(fā)完整系統(tǒng)提供支持。主要收購(gòu)活動(dòng)有：

　　1）Omiino（OTN IP解決方案）

　　2）ModelWare（流量管理和包處理IP解決方案）

　　3）Sarance（以太網(wǎng)和Interlaken IP解決方案）

　　4）Modesat（微波和E頻段回程IP解決方案）

　　圖1 - 貫穿通信基礎(chǔ)設(shè)施的賽靈思SmartCore IP

　　圖中文字如下：
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　　與內(nèi)部開發(fā)的用于滿足無線基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用需求的IP搭配，這些收購(gòu)的IP加上內(nèi)部開發(fā)的IP，使賽靈思能夠?yàn)榭蛻籼峁┮徽拙C合而全面的IP核，便于他們?yōu)榫W(wǎng)絡(luò)、通信和數(shù)據(jù)中心應(yīng)用設(shè)計(jì)Smarter Systems（更智能的系統(tǒng)）。賽靈思將這套IP核稱之為SmartCORE IP，因?yàn)樗鼈兪情_發(fā)更智能網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)所需的重要專用構(gòu)建模塊。SmartCore是賽靈思現(xiàn)有的LogiCORE IP系列的補(bǔ)充。LogiCORE IP是各種市場(chǎng)和應(yīng)用領(lǐng)域中所有數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需的基礎(chǔ)構(gòu)模塊和接口。

　　什么是Smarter Systems？

　　讀者可能會(huì)對(duì)“Smart”一詞有直觀的感覺。“智能”指以自動(dòng)化執(zhí)行任務(wù)，不再需要人工來執(zhí)行這些任務(wù)。不論此類任務(wù)屬于頻繁、重復(fù)枯燥的工作，還是屬于高度復(fù)雜，需要最好由機(jī)器來時(shí)刻監(jiān)控的任務(wù)。

　　但是“智能”的范疇不局限于工作的自動(dòng)化?！爸悄堋绷鞒踢€能變得更高效。以“智能”工廠為例。工廠中的“智能”機(jī)器需要的人工干預(yù)要少得多。把這些“智能”機(jī)器結(jié)合在一起，就構(gòu)成“智能”工廠，將效率提高到新的水平。例如，如果部分生產(chǎn)線因軟硬件升級(jí)效率得到提高，整個(gè)工廠也能加快生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)顯著的生產(chǎn)力提升，比如及時(shí)訂購(gòu)、按時(shí)交付、原材料享受折扣價(jià)。智能工廠可隨時(shí)自我調(diào)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)最高效率。

　　什么是Smarter Networks？

　　另一種是Smarter Networks，好比是道路系統(tǒng)，二者有點(diǎn)類似。試想有一個(gè)硅谷上班族需要每天從加州的利弗莫爾駕車到圣何塞，然后駛回。中途要跨越一個(gè)小山脈（大菠蘿山脈）?？缭竭@個(gè)山脈有兩條路可供選擇：580號(hào)州際公路和84號(hào)加州州立高速。正常情況下州際公路要快一些，但在上班高峰時(shí)段往往會(huì)出現(xiàn)堵車，行駛緩慢。一旦發(fā)生交通事故，580號(hào)州際公路就還會(huì)封路。在這種情況下，84號(hào)高速路就是更好的選擇。翻過山脈后，又有兩條到圣何塞公路可供選擇：680號(hào)州際公路和880號(hào)州際公路。

　　由于日間有大量交通流量通過州際580號(hào)、680號(hào)和880號(hào)，故它們往往出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)砣?。大多?shù)駕駛員期望能夠提高這些道路的通行能力。最“死板”的方法是增加行車道數(shù)量，這種方法過去未曾嘗試過。但是舊金山灣區(qū)（San Francisco Bay Area），的土地價(jià)格昂貴，交通流量會(huì)隨著通行能力的增大而增加。這對(duì)通信網(wǎng)絡(luò)來說也是如此。一旦新容量被占用，又會(huì)出現(xiàn)網(wǎng)速緩慢。

　　增加道路通行能力有“Smarter”的方法。其一就是掌握交通狀況，并采取應(yīng)對(duì)措施。這就是給高速公路增加一條HOV（高載客量汽車）專用道時(shí)的情況。乘客超過一人的汽車（或是愿意支付HOV通信費(fèi)以縮短通勤時(shí)間的駕駛員）就可以獲得優(yōu)先權(quán)，更加迅速地通過路網(wǎng)。另一種智能交通管理的方法則是使用測(cè)速燈，限制速度相對(duì)較慢的車流進(jìn)入高速車流，從而最大限度地減輕速度較慢車流造成的不利影響。

　　第三種方法是利用實(shí)時(shí)交通信息，從580號(hào)州際公路與84號(hào)州立高速公路、680號(hào)州際公路與880號(hào)州際公路中選擇最佳途徑。駕駛?cè)藛T現(xiàn)在可以從谷歌地圖（Google Maps）或者類似服務(wù)通過移動(dòng)電話收取此項(xiàng)信息。最終當(dāng)車輛自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，車輛自身會(huì)做出決策。當(dāng)車輛開始彼此通信和區(qū)域交通管理系統(tǒng)通信，交通負(fù)荷均衡將在效率上又邁出一大步。

　　系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員正開始著眼類似的方法以提升通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的容量。固定路由系統(tǒng)正逐漸被軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）所取代。SDN能夠在環(huán)境感知算法的基礎(chǔ)上，智能地管理網(wǎng)絡(luò)流量。這些算法除了考慮每一級(jí)可供網(wǎng)絡(luò)使用的資源，還會(huì)考慮流量的優(yōu)先級(jí)和服務(wù)水平協(xié)議（SLA）要求。無線領(lǐng)域此類“更智能化”網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的例子包括基于云的RAN（CRAN）和具備集中化基帶處理功能的分布式天線。