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白皮书

40-nmFPGA：体系结构和性能对比

FPGA用户不断追求能够突出产品市场优势的新途径，对此，他们在新需求下定义了新系统。新需求一般包

括增强功能、提高处理性能、降低功耗、实现定制功能，以及可编程能力等。在向更小的工艺尺寸迈进时，

为满足这些需求，成方法是继续提高FPGA密度。然而，迈向40nm等更小的工艺尺寸时并非一帆风

顺。40-nm工艺节点的动态功耗减小了，但是，晶体管额外产生的泄漏电流使静态功耗增大(更短的栅极

长度®

)。通过工艺方法以及可编程功耗技术等体系结构创新，Altera的40-nmStratixIVFPGA不但增强了

功能，提高了处理性能，而且还降低了功耗。

本白皮书提供的基准测试数据表明，®

AlteraStratixIVFPGA比Virtex-5FPGA快35％，详细的体系结构分

析表明，除了所提供的8-Gbps收发器之外，StratixIVFPGA的基本逻辑单元比Virtex-5FPGA容纳的逻辑

多1.8倍。

引言

StratixIVFPGA提供680,000个逻辑单元(LE)，22MbitsRAM，以及1,300多个18x18乘法器，进一步增强

了功能，提高了系统集成度。架构采用了创新的逻辑单元进行开发，即，自适应逻辑模块(ALM)，它

采用MultiTrack互联体系结构进行布线，以更少的跳转实现了最大的连通度。低功耗技术与高效的内核体

系结构相结合，StratixIVFPGA大大提高了系统带宽、连通度以及功效。

f关于StratixIVFPGA进一步降低功耗的工艺和体系结构创新技术的详细信息，请参考Altera的40-nm

FPGA功耗管理和优势白皮书。

基准测试方法

对FPGA性能进行基准测试是一项复杂的任务，不完善的测试过程会导致结果不确定或者不正确。Altera

进行了大量投入以开发严谨科学的基准测试方法，这些方法得到了第业界专家的认可。Altera的基准

测试方法用于对比某一FPGA供应商以及竞争解决方案的FPGA性能。这为测试Altera器件，以及和竞争

器件进行对比提供了一致的基准测试环境。

f关于基准测试方法的详细信息，请参考Altera的FPGA性能基准测试方法白皮书。

StratixIV的性能优势

StratixIV的性能优势包效的内核体系结构，并且在系统级性能上很容易达到时序近(有余量)。

内核体系结构

®

采用Altera的QuartusII开发软件中全集成的内核体系结构，可以轻松发挥业界速度最快的FPGA——

StratixIV器件的高性能优势，优化设计综合，成功实现布局布线，尽快达到时序近，帮助设计人员提高

效能，同时达到性能目标。快速等级的StratixIVFPGA平均比竞争Virtex-5FPGA的最快速率等级快35％

(图1)。这一平均性能优势基于一组真实的客户设计，使用了版的公开设计软件。

WP-01088-1.0

2008年12月，1.0版1

图1.StratixIVFPGA(快速等级)和Virtex-5(快速等级)基准测试结果

2.102.10

2.002.00Conditions

1.901.90Besteffort(Xplorerwithseedsweep,DSEwiths