Speedcore嵌入式FPGA（embedded FPGA，eFPGA）知識產權（IP）產品是Achronix公司于2016年推出的顛覆性技術，并于當年開始向最終客戶交付，目前出貨量已經超過2500萬。

Achronix的第四代Speedcore eFPGA IP（Speedcore Gen4），該產品添加了機器學習處理器（MLP）模塊，在保留原有功能的基礎上，將性能提高了60％、功耗降低了50％、芯片面積減少65％，可為需要大量計算和I/O帶寬的全新人工智能/機器學習及高性能應用提供強有力的支持。Speedcore Gen4在多個工藝節點上可用，包括臺積電（TSMC）的7納米工藝技術等。

利用Speedcore eFPGA IP，客戶可以將FPGA功能集成到他們的SoC中，使他們既可以擁有在ASIC中才能實現的最佳硬件加速平衡，又可以擁有FPGA技術的靈活性和可編程性。

本文詳細介紹了Speedcore eFPGA的特性和功能，歡迎您閱讀，以進一步了解該產品。您也可以在Achronix微信公眾號的“產品介紹”欄目中隨時閱讀本文。

產品亮點

Speedcore嵌入式FPGA（eFPGA）知識產權（IP）——唯一一款已在各種大規模量產應用中采用的eFPGA技術。

客戶可自定義eFPGA的資源，包括邏輯資源、RAM資源、機器學習處理器（MLP）/DSP模塊、二維片上網絡(2D NoC)：

邏輯單元——6輸入查找表（LUT），并且集成了廣泛的MUX函數和快速加法器

邏輯RAM —— LRAM2k每個存儲模塊的容量為2kb；LRAM4k每個存儲模塊的容量為4kb

塊RAM —— BRAM72k每個存儲模塊的容量為72kb；BRAM20k每個存儲模塊的容量為20kb

DSP64模塊——每個模塊都帶有18×27乘法器、64位累加器和27位預加器

機器學習處理器（MLP）——在DSP64基礎上做了升級。支持整數(int4/int8/in16/int32)和浮點格式(FP24,FP16,bfloat16)。對不同的乘法器精度，每個MLP可支持的乘法器數量會不同，最多支持32個乘法器/累加器（MAC）

2D NoC——用戶還可以在定制二維片上網絡2D NoC，以實現大帶寬的高效數據交互。

客戶自定義的模塊

Achronix以一個GDSII的形式提供eFPGA IP。

SpeedcoreIP在以下工藝技術節點上可用：

TSMC 16FFC

TSMC 12FFC

TSMC N7/N6

TSMC N3A

SpeedcoreIP也可以移植到其他工藝節點上

Speedcore的性能：

最高運行頻率：750MHz

典型運行頻率：300MHz-500MHz

延遲最低的接口：

在Speedcore實例與宿主SoC之間僅有一步延遲

支持零延遲接口

Achronix的ACE設計工具可為Speedcore IP提供支持：

功能齊全的工具可為以Speedcore eFPGA為目標的RTL進行綜合、布局、布線和優化性能等操作

包括用于綜合的Synplify Pro工具

易于評估：

使用Achronix的ACE設計工具進行基準測試的設計

使用VectorPath加速卡驗證功能

Speedcore eFPGA IP為ASIC和SoC帶來了可編程邏輯的強大功能和靈活性。客戶明確其邏輯LUT、RAM、MLP/DSP資源、NoC等需求，然后Achronix就會配置滿足其個性化需求的Speedcore IP。Speedcore查找表（LUT）、RAM、MLP和DSP64模塊等可以像積木一樣進行組裝，從而為任何給定的應用創建優化的可編程結構。在Speedcore IP的交付包中，還包括一個ACE設計工具的個性化版本，用于對Speedcore IP進行編程。

Speedcore集成框圖

Speedcore eFPGA技術已實現量產，并且自2016年起開始交付給最終客戶，目前出貨量已經超過2500萬。Achronix的客戶包括一些全球最大的科技公司。這些公司已經認識到Speedcore IP是一種顛覆性技術，可以使他們顯著提高其系統的整體性能。

在SoC中嵌入Speedcore技術將帶來諸多好處，與一款獨立的FPGA芯片相比，Speedcore eFPGA IP提供了以下優點：

降低75%的功耗

節省90%的成本

1/100的延遲

高10倍的帶寬

Speedcore eFPGA可以最小化芯片面積，提高性能，降低功耗，減少成本并且令SoC設計歷久彌新

經過驗證的技術

構建SoC的成本和風險非常高，不能冒險使用未經驗證的嵌入式IP。Achronix是唯一一家可以同時大批量生產并交付eFPGA和獨立FPGA的公司。設計人員可以100％確信SpeedcoreIP將會正常工作，因為它已得到全面的驗證，并且經過了流片驗證。

工藝技術

Speedcore IP在臺積電的16FFC, 12FFC，N7/N6, N3A工藝節點上均可用。對于其他工藝技術，Achronix可以輕松移植SpeedcoreIP以支持其需求。請聯系Achronix獲取更多關于移植Speedcore技術的詳細信息。

評估Speedcore eFPGA

在將Speedcore技術部署于SoC中之前，Achronix可以輕松地對其進行評估：

通過使用一個Speedcore eFPGA的示例實例，Achronix的ACE設計工具可被用來編譯設計，以對性能、資源使用率和編譯時間等進行評估。

Achronix使用其Speedcore芯片尺寸生成器（Speedcore Die Size Builder）工具來估算eFPGA實例的大小。

評估設計可以被加載到Achronix的VectorPath加速卡中，以驗證功能和性能。

此外，SpeedcoreIP附帶超過一千頁的詳細文檔，以幫助您將該技術集成到您的SoC中。Achronix還提供了如下一些現場教程：

基準測試和評估

物理設計實現

時鐘和復位網絡設計

時序收斂

配置

驗證

Speedcore支持廣泛的應用

將Speedcore技術嵌入復雜的器件中，除了這些直接客觀上的各項優勢，設計人員還可以為其SoC設計增加獨有的、長期的價值。Speedcore IP內核作為可重新配置的協處理器和硬件加速器來支持各種各樣的任務，相比面向字的（word-oriented）CPU架構，這些任務在面向位的（bit-oriented）FPGA架構上執行時顯然更加高效——諸如SQL卸載引擎、inline I/O處理、加密、搜索引擎算法加速、壓縮和增強多媒體處理等功能。無論是使用Speedcore技術已實現量產的應用，還是目前正在由SoC設計人員使用Speedcore IP實現的應用，其范圍都在不斷擴大。

關于Achronix半導體公司

Achronix半導體公司是一家私有的、采用無晶圓廠模式的半導體公司，總部位于美國加利福尼亞州圣克拉拉市，同時提供高性能FPGA和嵌入式FPGA（eFPGA）解決方案。Achronix歷來都是高性能FPGA市場向前發展的推動者之一。Achronix提供的產品包括可編程的FPGA結構，具有硬連線系統級模塊的高性能、高密度獨立FPGA，數據中心和高性能計算（HPC）硬件加速器板，以及支持所有Achronix產品的一流EDA軟件。公司在美國、歐洲和中國都設有銷售辦公室和代表處，在印度班加羅爾設有一間研發和設計辦公室。