Secondo Altera, il distacco tra Fpga e Asic ha superato i tre nodi. Detta in italiano può sembrare un'espressione marinaresca, ma - com'è noto - quelli che la comunità dei semiconduttori chiama “nodi” sono i gradini che scandiscono lo sviluppo delle tecnologie di processo, cioè il passaggio a geometrie sempre più piccole: 130 nm, 90 nm, 65 nm, 45 nm e così via. E con il passaggio a 40 nanometri (questo il valore preciso del “mezzo nodo” utilizzato da Tsmc, la fonderia di Altera), gli Fpga hanno appunto guadagnato un distacco di oltre tre nodi rispetto agli Asic, tuttora fermi a 130 nanometri. È quanto ha sostenuto John Daane, Ceo della società, nel corso di un recente incontro con la stampa. Secondo Daane, i produttori di Asic stanno ritardando l'adozione delle nuove geometrie di processo per cercare di contenere i loro costi di sviluppo, che sono aumentati in modo esponenziale. A 130 nm lo sviluppo di un Asic costa venti milioni di dollari; a 45-40 nanometri l'investimento sale a sessanta milioni, mentre sarà dell'ordine dei 120 milioni per i futuri dispositivi a 22 nanometri (fonte: Altera e Gartner). Il distacco di oltre tre nodi ha determinato, secondo il Ceo di Altera, una svolta sul piano applicativo, poiché oggi le logiche programmabili hanno la possibilità di sostituire qualunque Asic o Assp. La differenza tra le geometrie di processo consente infatti di compensare totalmente gli svantaggi degli Fpga in termini di area: a parità di funzioni (quattro milioni di porte logiche e otto megabit di Ram, nell'esempio portato da Daane), i “die” di un Asic a 130 nm e di un Fpga a 40 nm hanno le stesse dimensioni. E in effetti le logiche programmabili stanno guadagnando terreno, soprattutto nei mercati che non hanno dimensioni sufficienti a giustificare lo sviluppo di Asic o Assp.
I settori di espansione per Altera
Daane ha quindi passato in rassegna i settori nei quali gli Fpga di Altera stanno conquistando nuovi spazi. Nel campo delle comunicazioni, gli apparati per reti 40G/100G costituiscono un terreno ideale poiché i dispositivi a 40 nm sono oggi in grado di soddisfare i requisiti riguardanti la larghezza di banda, anche grazie all'integrazione di transceiver molto veloci. Nel settore dell'automazione industriale gli Fpga facilitano la convivenza tra standard Ethernet diversi (EtherCat, Ethernet Powerlink, Ethernet IP, Profinet, Sercos III). Nelle applicazioni militari l'affermazione delle “software defined radio” apre la strada alle logiche programmabili in virtù del loro minor consumo rispetto ai Dsp. Per quanto riguarda infine il settore automobilistico, gli Fpga sono apprezzati perché consentono di realizzare Cpu in forma soft e di semplificare la gestione dei diversi bus.
Il Ceo di Altera ha inoltre illustrato i risultati di un'analisi condotta dalla stessa Altera e da Gartner volta a valutare il grado di “sicurezza” dei diversi settori applicativi dal punto di vista delle sorti future dei produttori di semiconduttori. La classifica vede al primo posto il mercato dell'automazione industriale, seguito dal settore delle comunicazioni e da quello dei computer. All'ultimo posto l'elettronica di consumo e i telefoni cellulari, il settore considerato “meno sicuro” in assoluto. Secondo Daane, il mix delle applicazioni servite da Altera pone la società in una posizione di sicurezza.
La “svolta” secondo Xilinx
Com'è noto, anche Xilinx parla di una “svolta” nell'evoluzione degli Fpga, attirando l'attenzione sui costi stratosferici delle fabbriche di semiconduttori; alcuni osservatori ritengono che gli impianti per chip a 11 nanometri potranno essere realizzati solo da grandi conglomerati industriali o dai governi dei paesi ricchi. Secondo Xilinx, in questo scenario quasi tutti i produttori di semiconduttori si trovano in difficoltà. Le società più grosse stanno cercando di liberarsi delle loro fabbriche per divenire aziende “fabless” e sono quindi alle prese con una difficile trasformazione. Le aziende di dimensioni medie devono affrontare gli stessi problemi dei produttori di Asic, cioè ammortizzare costi di sviluppo sempre più alti: per giustificare uno sviluppo costato cento milioni di dollari occorre un mercato da 500 milioni di dollari, ma le opportunità così grosse sono davvero rare. Di conseguenza le aziende di questa categoria stanno vivendo una fase di difficoltà finanziarie che potrà portare a un'ondata di fusioni e acquisizioni. Le piccole società startup, infine, sono una razza a rischio di estinzione, poiché il venture capital si tiene lontano da un settore che richiede investimenti difficili da ammortizzare. Esiste quindi la possibilità di una riduzione dell'offerta di Assp e Asic rivolti ad alcuni settori applicativi, il che aprirebbe ulteriori opportunità per gli Fpga. Sempre secondo Xilinx, al crescente successo delle logiche programmabili contribuiscono anche altri due fattori: l'attuale crisi economica (che premia le implementazioni meno costose) e l'accorciamento del ciclo di vita dei prodotti elettronici (fenomeno che si osserva, seppure in misura diversa, in tutti i settori applicativi).
Le “targeted design platform”
L'approccio scelto da Xilinx per cogliere queste nuove opportunità si basa sul concetto di “targeted design platform”, espressione che indica un insieme di cinque elementi:
1) dispositivi Fpga (oggi quelli di sesta generazione, Virtex-6 o Spartan-6);
2) un ambiente di progettazione basato su metodologie collaudate;
3) schede e kit “scalabili” dotate del connettore standard Fmc (Fpga Mezzanine Card);
4) un centinaio di core di proprietà intellettuale predisposti per l'integrazione (“socketable”);
5) validi progetti di riferimento.
Il concetto di piattaforma è rappresentato graficamente da una piramide, nella quale la base è costituita dalle tecnologie utilizzabili per tutte le applicazioni e il vertice da quelle più specializzate. Xilinx ha infatti predisposto piattaforme per diversi tipi di applicazioni: ad esempio i sistemi di infointrattemimento a bordo delle automobili, i grandi display piatti ad alta risoluzione, le stazioni base di telefonia mobile 3Gpp-Lte, i router ottici per data center, la videosorveglianza, il settore difesa e aerospaziale, la radiotelevisione. Secondo quanto affermato nel corso di un recente incontro con la stampa da Vincent Ratford, vicepresidente senior di Xilinx per il marketing a livello mondiale, le targeted design platform per Virtex-6 e Spartan-6 hanno riscosso da subito molto più interesse rispetto a quelle rivolte ai dispositivi della precedente generazione. I clienti che hanno avuto accesso prioritario ai nuovi chip (gli “early access customer”) sono stati 741, il doppio rispetto ai prodotti della serie 5. Ratford ha sostenuto che l'approccio delle targeted design platform consente di ridurre i tempi di sviluppo da mesi a settimane e ha quindi mostrato una “demo board” basata su Virtex-6 evidenziando la relazione tra l'invio di comandi espressi in linguaggio Matlab e i conseguenti i cambiamenti dello spettro di uscita (l'applicazione riguardava la separazione di due portanti adiacenti in un sistema di telefonia cellulare). “Ci sono centinaia di blocchi di IP in questo chip, ed è stato progettato in un giorno”, ha affermato il manager di Xilinx.
Gli Asic non sono morti
Ovviamente non tutti gli osservatori sottoscrivono la visione dei produttori di Fpga, soprattutto per quanto riguarda la parte che dipinge un settore Asic pesantemente svantaggiato e in forte difficoltà. Ad esempio, nel corso di una tavola rotonda tenutasi recentemente a San Francisco il direttore marketing di Global Unichip, Kurt Huang, ha espresso convinzioni del tutto diverse. Secondo Huang gli Fpga non sono adatti a risolvere tutti i possibili problemi applicativi e inoltre gli Asic non sono affatto morti. Il manager di Global Unichip (una “design foundry” taiwanese specializzata in SoC) ha inoltre contestato i dati mostrati da Altera per quanto riguarda i costi di sviluppo degli Asic, definendoli “fuorvianti”; gli investimenti reali sarebbero in realtà nettamente più bassi. La sfida, quindi, è aperta.
