AMD célèbre les 40 ans de Xilinx
Il y a quarante ans était lancé un composant révolutionnaire qui pouvait être programmé de manière logique sur le bureau de l’ingénieur.
Le Field Programmable Gate Array (FPGA) développé par Xilinx a permis aux ingénieurs de télécharger un flux binaire avec une logique personnalisée vers un programmateur de bureau pour l’exécuter immédiatement, sans avoir à attendre des semaines qu’une puce revienne d’une usine. Et en cas de bogue ou de problème, l’appareil pouvait être reprogrammé sur-le-champ.
« Je suis impliqué dans l’espace FPGA depuis 27 ans, j’ai commencé en 1999 à programmer des FPGA », explique à eeNews Europe/ECInews Kirk Saban, vice-président des produits, des logiciels et des solutions chez AMD, qui a racheté Xilinx en 2022. « C’est probablement l’un des types de semi-conducteurs les moins connus, les gens savent ce qu’est un CPU et, avec l’IA, savent maintenant ce qu’est un GPU, mais ils connaissent moins le FPGA. »
La première puce, le XC2064, est sortie en juin 1985, mais elle faisait suite à de nombreuses années de recherche et de développement, ainsi qu’à la conception et au tapeout plus tôt dans l’année. Elle comportait 600 portes avec 64 blocs logiques configurables et fonctionnait à 70 MHz. Mais c’était un changement radical qui a fait entrer la puce dans le panthéon des semi-conducteurs.
« Lorsqu’ils ont commencé, il s’agissait d’aspirer la logique sur une carte et de fournir des E/S programmables », a déclaré M. Saban. « Nous avons beaucoup évolué depuis, avec des SERDES à grande vitesse, des IP renforcées, des contrôleurs de mémoire, Ethernet, des processeurs d’intelligence artificielle et des processeurs embarqués ARM.
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La société a été cofondée par Ross Freeman, Bernard Vonderschmitt et James Barnett, qui avaient travaillé ensemble chez Zilog, en 1984. L’objectif était d’utiliser des transistors avec un réseau programmable, plutôt que les réseaux de portes développés par des sociétés telles que LSI Logic et VLSI Technology, où les réseaux de transistors étaient « programmés » avec des couches de métal dans un processus de fabrication. Xilinx a également été la première à mettre en place un processus fabless, en faisant appel à Seiko Epson pour fabriquer les puces sur un processus CMOS de 2,5 microns plutôt que de construire sa propre usine. L’entreprise a ensuite travaillé en étroite collaboration avec UMC ainsi qu’avec IBM avant la vente de son usine à AMD.
Vonderschmitt a été PDG dès le début, remplacé par Wim (Willem) Roelandts qui venait de HP en 1996. En 2008, Moshe Gavrielov, qui venait de Cadence Design Systems où il siège aujourd’hui au conseil d’administration, a succédé à Roelandts.
« Ce fut un grand privilège d’avoir eu l’occasion de diriger Xilinx au cours des dix dernières années », a déclaré M. Gavrielov lorsqu’il a quitté ses fonctions de troisième PDG de l’entreprise, remplacé par Victor Peng en janvier 2018, qui avait précédemment travaillé chez AMD et qui a supervisé l’acquisition quatre ans plus tard.
« Xilinx a inventé en 1985 la catégorie de logique programmable la plus performante au monde et a conservé sa position de leader depuis lors. Au cours des dernières années, Xilinx a augmenté sa part de marché, atteignant une position sans précédent de force, d’opportunité et d’élan grâce au calibre incroyable de notre personnel », a déclaré M. Gavrielov.
L’acquisition en février 2022 a vu Xilinx devenir le groupe informatique adaptatif et embarqué d’AMD, ajoutant la gamme de processeurs x86 embarqués.
« Certaines choses ont changé, mais beaucoup sont restées les mêmes », a déclaré M. Saban. « Nous prenons nos propres décisions en matière d’investissement dans la fabrication, et notre unité commerciale est également responsable du CPUS intégré, de Ryzen et Epyc, ainsi que d’une équipe ASIC personnalisée. Nous sommes donc passés d’un FPGA pur à un x86 intégré et personnalisé, et nous tirons parti de toute la R&D d’AMD. »
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L’un des avantages potentiels des FPGA était la possibilité de modifier la fonction de l’appareil même en cours de fonctionnement. Cette reconfiguration partielle permet de changer des blocs de l’appareil pour remplacer plusieurs composants, mais le processus est complexe. Cela a également permis aux outils développés par des entreprises telles que Mipsology en Italie, rachetée plus tard par Xilinx, d’atteindre une utilisation de plus de 100 % de la matrice logique.
Quoi qu’il en soit, l’essor de l’IA a été une aubaine pour les entreprises bien avant l’essor récent de l’IA.
« Nous voyons une grande inflexion avec l’inférence edge et notre technologie CPU et FPGA est bien placée pour le traitement en temps réel edge. Cela correspond bien aux avantages historiques alors que les choses changent si rapidement avec la programmabilité.
Les banques et les institutions financières ont été les principales utilisatrices de cette technologie dans les années 2000 avec la carte accélératrice Alveo.
« Le secteur de la finance a été le premier à adopter l’ingénierie pour tirer parti des capacités en temps réel », a déclaré M. Saban. « Ils n’utilisaient pas nos outils d’IA, mais plutôt les compilateurs d’apprentissage automatique, ils écrivaient du code à un niveau très bas. Il s’agissait donc davantage d’un jeu d’architecture de silicium que de l’adoption par un large marché de l’IA de pointe qui nécessitera des compilateurs modernes et une grande facilité d’utilisation. »
Dans le même temps, les composants intéressaient les développeurs automobiles pour les systèmes d’info-divertissement et les premiers systèmes de capteurs.
« L’automobile est à l’avant-garde de l’IA intégrée, des ADAS, de la détection d’images, de la prise de décision en temps réel avec une faible latence ; il y a énormément d’innovation dans l’automobile », a-t-il déclaré. « La façon dont une voiture est construite est en train de changer, elle devient un iPhone sur roues. Nous avons commencé avec l’IVI, mais nous avons évolué vers l’ADAS et la conduite autonome, et cela se répercute dans l’aérospatiale.
« Les systèmes autonomes, les robots, les drones, les voitures, tous ces types d’objets qui ont un énorme besoin de calcul localisé avec une enveloppe de puissance limitée, s’intègrent bien dans les produits que nous avons, suscitent énormément d’intérêt. Les robots humanoïdes font également l’objet d’une grande attention sur de nombreux marchés, que ce soit dans des environnements dangereux ou sur des chaînes de production. Les principes sous-jacents du délai de mise sur le marché, de la programmabilité sur le terrain, des mises à jour par voie hertzienne, toutes ces choses sont encore très importantes et je ne pense pas que cela change à mesure que nous avançons.
Technologie des procédés
Le FPGA était un composant idéal pour tester une nouvelle technologie de traitement, car il comporte un grand nombre de transistors et un système de redondance, de sorte que les faibles rendements ne compromettent pas l’expédition d’un composant. Cela a permis à la fonderie d’améliorer son processus.
Toutefois, ces dernières années, c’est le GPU qui est devenu le dispositif de démonstration des processus, tandis que Xilinx, en particulier, a mis en avant la technologie chiplet pour combiner la matrice FPGA, les émetteurs-récepteurs à grande vitesse et maintenant les accélérateurs d’intelligence artificielle.
« Il s’agit désormais davantage d’une question de coût », a déclaré M. Saban. « Nous avons reculé d’un cran, mais nous travaillons toujours sur des processus très avancés à 6nm et nous travaillons sur des nœuds plus avancés et nous avons du travail à 2nm. Nous pouvons tirer parti de tout le travail effectué par AMD sur les GPU, mais c’est un sous-ensemble relativement restreint du marché des FPGA qui peut se le permettre. »
« Nous utilisons les chiplets sous différentes formes depuis 2011 », a-t-il déclaré. « Nous avons travaillé avec TSMC sur le CoWoS avec le Virtex-7. Les FPGA ont évolué vers une stratégie multimode, FinFET 16nm à l’extrémité inférieure, tandis que le Versal premium est en 6nm et évolue vers des technologies plus avancées. C’est quelque chose qui a changé au fil des ans. À l’époque, lorsque vous passiez à un nouveau nœud, vous adaptiez tous les produits à ce nœud.
Cela a également des implications pour le soutien à long terme des composants. Bien qu’il ne s’agisse pas d’une période de 40 ans, l’entreprise estime que pas moins de deux tiers des 3 milliards de composants qui ont été expédiés au cours de cette période sont encore en service aujourd’hui.
« Nous avons nos composants en 20 nm qui seront disponibles jusqu’en 2040 et nos composants en 16 nm, 6 et 7 nm qui vont jusqu’en 2045, et le fait d’être sur certains des nœuds les plus populaires nous permet de le faire », souligne M. Saban. « Par exemple, avec Spartan 6, notre plus ancienne pièce encore en production, nous continuons à livrer en 40 nm, ainsi que tous les composants en 28 nm, Virtex4 et 5, après 15 à 20 ans.
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