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賽靈思的“Zynq UltraScale + RFSoC”是解決通信系統(tǒng)功耗居高不下、面積難以縮小的“獨門秘籍”。于 2017 年發(fā)布了第一代 RFSoC 產(chǎn)品，其突出優(yōu)勢是通過將 DAC、ADC 進行集成，使芯片功耗降低 50%，面積縮小 75%（詳細(xì)內(nèi)容請參照：實現(xiàn)模擬和數(shù)字高度集成的單芯片設(shè)計，RFSoC 在 5G 時代大有可為）。近期，賽靈思又一次性發(fā)布了第二代和第三代 RFSoC 產(chǎn)品，其通信業(yè)務(wù)主管總監(jiān) Gilles Garcia 介紹，“這兩代新產(chǎn)品旨在滿足 5G、無線、有線接入遠(yuǎn)程 -PHY 節(jié)點和很多其他應(yīng)用領(lǐng)域，關(guān)于頻段的近期和中期需求，尤其在 RF 直接采樣和高度集成方面，我們已經(jīng)擁有了絕對的市場領(lǐng)導(dǎo)地位。”
賽靈思通信業(yè)務(wù)主管總監(jiān) Gilles Garcia 先生
預(yù)計中國和韓國將在今年部署 5G 系統(tǒng)，日本在 2020 年進行部署，為了滿足亞洲地區(qū) 5G 部署計劃，其第二代 RFSoC 計劃在今年 6 月投入量產(chǎn)。第三代 RFSoC 與基礎(chǔ)產(chǎn)品系列相比，可在 RF 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)中對 6Ghz 以下頻段直接 RF 采樣提供全面支持、擴展的毫米波接口，并將功耗降低達(dá) 20%，該產(chǎn)品將在 2019 年下半年上市。
三代 RFSoC 產(chǎn)品所支持的頻段明顯不同，根據(jù) 3GPP 按照地域的頻譜劃分，通過上圖能夠清楚地反映出這三代產(chǎn)品所支持的頻段劃分。如上圖，第一代產(chǎn)品涵蓋了 4G 及以下頻段。在中國，第一代產(chǎn)品覆蓋的頻段是中國政府分配給中國聯(lián)通和中國電信的頻段，第二代產(chǎn)品可以支持中國 4.4GHZ 到 4.9GHZ 頻段；另外，第二代產(chǎn)品支持日本 4GHZ 到 5GHZ 頻段。第三代產(chǎn)品可以覆蓋所有的 5G 頻段，包括 C 頻段和毫米波。
功耗大幅度下降，關(guān)鍵在于少了 JESD204
在很多應(yīng)用中都要將模擬信號通過轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化器就是模擬世界和數(shù)字世界的轉(zhuǎn)換橋梁，我們在傳統(tǒng)上所用的專用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器接口是 JESD204B，JESD204 的采樣率大概是 320GB/s，功耗是 8W。
如上圖所示，在面向毫米波的擴展中頻設(shè)計中，上面采用的是傳統(tǒng)方式，需要使用 JESD204 接口，然后經(jīng)過 RF 采樣，用到很多分類組件和快速轉(zhuǎn)換器。下面采用了 RFSoC，由于芯片中已經(jīng)集成了 DAC 和 ADC，可以進行 RF 直接采樣，無需使用 JESD204 接口，客戶設(shè)計起來更方便，功耗也會降低。
既然后者有著諸多優(yōu)勢，是不是意味著傳統(tǒng)的中頻處理中 JESD204 會被 RFSoC 完全取代？Gilles Garcia 認(rèn)為，“很多用戶確實傾向于采用高度集成的 RFSOC，因為它在軟件上更容易，可以簡化設(shè)計的復(fù)雜程度。但是，仍然有小部分客戶想要實現(xiàn)差異化，尋求價值定位，因此仍然進行外部數(shù)字處理。不過，JESD 協(xié)議是不會消失的，因為有些國家不需要大規(guī)模天線，FPGA+ADC 的方式就能進行很好地部署，這些客戶依然需要 JED204 標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，我們的產(chǎn)品線實現(xiàn)了從低端的到高端的集成產(chǎn)品地全覆蓋?！?/p>
同時推出兩代產(chǎn)品，覆蓋不同市場的需求
一家公司一般都是一代產(chǎn)品、一代產(chǎn)品相繼推出，而賽靈思卻同時推出了兩代產(chǎn)品，這是不是意味著第二代 RFSoC 產(chǎn)品只是一個簡單的過渡，未來第三代產(chǎn)品才會是業(yè)界的主流產(chǎn)品？Gilles Garcia 的回答是，“賽靈思的戰(zhàn)略是非常及時地向市場提供非常合適的產(chǎn)品，我們密切參與了 3GPP 標(biāo)準(zhǔn)的制定，并且和客戶也有密切的合作?？蛻粝Ｍㄟ^和我們的合作，可以非常及時的向運營商提供合適的產(chǎn)品。我們的第一代產(chǎn)品主要是服務(wù)于 pre-5G 或者是 5G 早期的部署，針對的是 4GHZ 的帶寬?，F(xiàn)在中國和日本又有新的頻段得到了分配，主要是 4GHz 到 5GHz 頻段，所以我們推出了第二代的產(chǎn)品，希望能夠及時地給這些運營商提供合適的產(chǎn)品。3GPP 還在不斷的發(fā)展，現(xiàn)在要演化到 6GHz，也就是應(yīng)用于 5GNR 帶寬，這時候第三代產(chǎn)品芯片是最合適的，如果客戶要在 2021 年部署自己的系統(tǒng)，第三代的產(chǎn)品能夠幫助它滿足到時候所需要的一系列應(yīng)用?！?/p>
全球很多國家在頻段、頻率分配上都是不同的，有一些地區(qū)并不需要 4GHZ 或者 5GHZ 帶寬，用戶可以根據(jù)各個國家的情況選擇第一代到第三代產(chǎn)品，也是幫助客戶實現(xiàn)全球不同國家的差異化處理，所以如果某一國家只需要 4GHZ 帶寬，第一代芯片就可以完全滿足它的需求。
第四代產(chǎn)品將重磅引入 AI 引擎
除了前三代產(chǎn)品，賽靈思的第四代高度集成 RFSoC 器件 Versal AI RF 產(chǎn)品正在規(guī)劃中，它將采用 7nm 技術(shù)，除了提升有關(guān)性能之后還會加入一個 AI 引擎，進一步提升無線應(yīng)用的可編程性。
從第一代到第三代 RFSoC 產(chǎn)品都是以 16nm 為基礎(chǔ)，為什么第四代產(chǎn)品會跨越到 7nm？Gilles Garcia 分析，“賽靈思的原則一直都是根據(jù)市場和客戶的需求采用最為合理的技術(shù)來滿足市場當(dāng)時的需求，對于第二代和第三代產(chǎn)品來說，最為合理的選擇就是采用 16nm 的產(chǎn)品組合，這樣可以實現(xiàn)引腳和軟件的兼容，同時能夠兼顧產(chǎn)品的易用程度，幫助客戶從第一代過渡到第二代、第三代，第四代有了 AI 引擎技術(shù)架構(gòu)和新的性能，在新的平臺上需要使用 7nm 技術(shù)?？蛻粼谑褂玫谒拇a(chǎn)品時需要重新設(shè)計其系統(tǒng)和板件，但是 AI 引擎除了擁有高度集成的 ADC 之外，還能夠提供完全無線計算和算法。
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