作为AMD成本优化型FPGA和自适应SoC产品组合的最新成员，最新推出的Spartan UltraScale+ FPGA器件针对边缘端进行了优化，可提供高数量I/O和灵活的接口，令FPGA能够与多个器件或系统无缝集成并高效连接，以应对传感器和连接设备的爆炸式增长。
25年来，从挽救生命的自动除颤器到欧洲核子研究组织粒子加速器，AMD Spartan FPGA系列为一些人类最伟大的成就提供了助力。AMD自适应和嵌入式计算事业部成本优化型芯片营销高级经理Rob Bauer指出，目前市场对成本优化型FPGA解决方案的需求持续走高，其动力主要来自三方面：边缘连接设备与传感器的爆炸式增长、全球设计工程师的稀缺、以及对供应链稳定性和生命周期的持续需求。
分析机构数据显示，2022年至2028年，全球物联网设备的数量将增加2.3倍，这将极大推动市场对更高更通用I/O数量，以及边缘侧更安全解决方案的需求。但与此同时，全球设计工程师面临30%的用工缺口，工业等市场生命周期超过15年，供应商的选择是决定项目投资回报率的关键。
作为AMD成本优化型FPGA和自适应SoC产品组合的最新成员，最新推出的Spartan UltraScale+ FPGA器件针对边缘端进行了优化，可提供高数量I/O和灵活的接口，令FPGA能够与多个器件或系统无缝集成并高效连接，以应对传感器和连接设备的爆炸式增长。
在基于28纳米及以下制程技术构建的FPGA领域，该系列提供了业界极高的I/O逻辑单元比，具备多达 572个I/O和高达3.3 伏的电压支持，可为边缘传感和控制应用实现任意连接。业经验证的16纳米架构和对各种封装的支持(小至10x10毫米)以超紧凑的占板空间提供了高I/O密度。
AMD自适应和嵌入式计算事业部FPGA成本优化型产品组合产品线经理Romisaa Samhoud认为这样的设计思路让Spartan UltraScale+ FPGA在数据中心、工业机器人等领域具备了更强的竞争力——“因为机器人拥有非常多的传感器、摄像头、机动马达和工业网络，它们需要这些高密度和高灵活性的I/O功能去统筹运行。数据中心也一样，基板上拥有CPU、GPU、电源管理和散热等多种元器件，需要对I/O扩展、电源控制、功耗/散热控制进行出色的统筹管理。”
通过16纳米FinFET技术和硬化连接，相较于28纳米Artix™ 7系列，Spartan UltraScale+系列预计可降低高达30%的功耗。Rob强调，全新16nm FPGA这种制程工艺产品在业界被认为非常成功的，同时也是非常推崇的制程工艺，所以在这个基础上，公司有信心长期制造和提供16nm FPGA产品应用组合，以及支持长生命周期。
同时，作为首款搭载硬化LPDDR5内存控制器和8个PCIe® Gen4接口支持的AMD UltraScale+ FPGA，该系列在整个互联工艺效能方面有高达1.9倍性能提升，能为客户同时提供功率效率与面向未来的功能。
下图展示了两款设计实例：
同样面对200个I/O的器件设计，采用Spartan UltraScale+ FPGA系列将比采用现行的28nm Spartan 7S50产品获得更小的面积；如果采用软DDR内存控制器、3万或5万个逻辑单元的设计，采用Spartan UltraScale+ FPGA系列时，客户的设计可以完全放在SU55P这样的规格上，从而节约整个架构的空间及成本。
值得强调的一点是，Spartan UltraScale+ FPGA 还提供了AMD成本优化型FPGA产品组合中极为卓越的安全功能：
• 保护IP：支持后量子密码技术并具备获NIST批准的算法，能提供先进的IP保护，抵御不断演进的网络攻击和威胁。物理不可克隆功能会为每个器件提供唯一指纹，以提升安全性。
• 防止篡改：PPK/SPK密钥支持有助于管理过期或受损安全密钥，而差异化功率分析则有助于防止侧信道攻击。器件包含永久性篡改惩罚，以进一步防止误用。
• 最大限度延长正常运行时间：增强的单事件干扰性能有助于客户进行快速、安全配置，并提升可靠性。
开发工具方面，AMD FPGA和自适应SoC全产品组合由AMD Vivado™设计套件和Vitis™统一软件平台提供支持，使硬件与软件设计人员能够通过一款设计人员环境进行从设计到验证，充分利用这些工具及所包含IP的生产力优势。
AMD Spartan UltraScale+ FPGA系列样片和评估套件预计于2025年上半年问世。文档现已推出，并于2024年第四季度自AMD Vivado设计套件开始提供工具支持。
成本优化型FPGA领域的竞争其实非常激烈，国内外有不少厂商深耕于此，AMD能提供哪些独特的、差异化的优势，是行业关心的话题。对此，Rob回应称，AMD首要的思路是采用统一、集成的工具，让工程人员在整个设计流程中高效地完成端到端产品设计，迅速投产上市；其次，凭借近40年深耕FPGA市场的基础与数十亿器件的出货量，继续确保用户最渴望的高质量和高可靠性；最后，专注于供应链的稳定。毕竟无论是工业、医疗，还是专业音像系统，都需要超过15年以上的长生命周期支持。
“长期而言，我们也提供Microblaze软核处理器如最新Microblaze 5，包含了RISC-V开源指令集架构，我们也看到很多客户通过一些软件去将这种类型的器件与FPGA去做结合。”Rob表示，FPGA非常适合在边缘应用领域中做物理接口配套、数据预处理、实时格式化、信号调节、数据过滤等工作，他相信未来FPGA会在上述领域继续大放异彩。
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