脑洞大开的FPGA架构上的创新技术

“Quantum”技术是易灵思最先提出的专利技术，对传统FPGA结构有很大革命性创新，所以，易灵思初期曾获得Xilinx的投资，而且实际上，随着易灵思新款FPGA型号不断推出，也证明了其“Quantum”技术在功耗和性价比上具有很强的优势。

下面我们详细介绍该项脑洞大开的FPGA架构上的创新技术。

01.Quantum的核心是XLR

Quantum架构的FPGA是由XLR(eXchangeable Logic and Routing)单元组成，而XLR 单元可以作为一个基于查找表的逻辑单元的功能，也可以作为切换矩阵功能，通过软件进行灵活切换。Quantum架构FPGA如下图所示。

而传统FPGA架构，大家都很清楚，传统FPGA基本结构是由逻辑单元（LE或者Slice）和互联资源（Routing switch）组成，并且这两个数量和位置上都是固定的。

传统架构经常遇到两个问题：

1、设计占用了大量的LE,导致互联资源浪费严重，但是互联资源依然是要浪费器件的功耗。

2、设计中富含总线，大量的MUX，很有可能LE有富裕，但是互联资源告急，没办法mapping成功。

所以易灵思通过设计一种新的XLR，它既可以作为运算资源，又可以作为互连资源。显然，这种架构可以提供更高的灵活性和资源使用的弹性。综合来看，相比传统FPGA面积减少2-4倍，功耗降低一半，支持可重配置的灵活宽度的总线以及流水线数据路径，而且降低了生产的难度。

02.7 Metal layers

The competitive Quantum technology only requires 7 metal layers, a significant reduction compared to traditional FPGAs that have 10 to 14 layers. Fewer metal layers translate to a better cost structure and ease of ASIC/ASSP/FPGA integration.

By integrating the Quantum technology into an ASIC or ASSP, you can create more innovative solutions and markets beyond the timeline of silicon tapeout, thereby enhancing the ROI and TTM of your system products.

这意味着这种FPGA设计有可能以很低的成本嵌入到ASIC或者ASSP设计当中。

了解了易灵思的看家本领，我们就知道在国产化FPGA百花齐放的时代，应该如何去选择合适的FPGA了，易灵思的目标市场包括逻辑单元数量少于15K的IoT 和移动应用的超低功耗应用；逻辑单元数量在15K 到 150K 之间的传统应用（工业、医学、汽车、广播和视频）和新兴市场领域（无人机、自动驾驶汽车、边缘计算和各种智能系统）；以及逻辑单元数量从150K 到 500K及以上的数据中心应用。

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审核编辑 ：李倩