LSI接口終于要實現(xiàn)“光纖”化了,。美國阿爾特拉（Altera）公布了在FPGA中導(dǎo)入光纖接口的計劃。預(yù)定在2011年內(nèi)采用試制芯片進行演示,，2012年以后產(chǎn)品化,。產(chǎn)品主要面向高清視頻傳輸、云計算,、三維游戲以及高性能視頻監(jiān)控等用途,。在這些產(chǎn)品中，除了主板上的LSI間布線外,，還可廣泛地用于機殼內(nèi)布線等用途,。
美國英特爾等也正在探索LSI傳輸?shù)墓饫w化。英特爾很早就在推進開發(fā)通過光信號來交換數(shù)據(jù)的技術(shù)“Light Peak”,。不過,，在該公司于2011年2月發(fā)布的最大數(shù)據(jù)傳輸速度為10Gbit/秒的高速接口“Thunderbolt”中，卻采用了原來的電信號而非光纖傳輸,。雖然預(yù)計英特爾最終也會在Thunderbolt中導(dǎo)入光布線,，不過阿爾特拉率先實現(xiàn)光纖化的可能性增高。
從“對癥療法”到“根治療法”
美國阿爾特拉迅速決定向LSI導(dǎo)入光纖接口的原因是,，該公司強烈希望打破高速化的極限。據(jù)該公司介紹,，在傳輸距離為40cm左右的背板連接方面,，利用老式電布線的FPGA的高速化已經(jīng)面臨極限,。因為隨著信號高速化的發(fā)展，電布線部分產(chǎn)生的損耗越來越大,。
在傳統(tǒng)的電布線中,，隨著高速化的實現(xiàn)，傳輸損耗越來越大,。為了彌補因傳輸損耗產(chǎn)生的信號劣化,，美國阿爾特拉采取了在LSI中配備均衡器等有源電路的對策。隨著頻率的提高,，該對策越來越難以實施,。
目前已經(jīng)供貨的高性能FPGA產(chǎn)品中，配備了速度為每通道28Gbit/秒的接口,。日本阿爾特拉表示,，“如果將速度為每通道28Gbit/秒的信號直接發(fā)送出去，那么接收端的波形大部分會失真,。因此,，目前的應(yīng)對措施是在FPGA中嵌入在發(fā)送端預(yù)先對波形進行強化然后再傳輸?shù)?lsquo;預(yù)加權(quán) (Preemphasis)’、以及在接收端調(diào)整波形的‘均衡器’等復(fù)雜電路,。不過,，就算利用這些方法，也難以實現(xiàn)超過28Gbit/秒的高速化,。所以我們決定通過光纖傳輸來打破這個極限”,。
也就是說，美國阿爾特拉選擇了迅速導(dǎo)入光布線的“根治療法”,，而不是費力延長電布線壽命的“對癥療法”,。由此，在實現(xiàn)總數(shù)據(jù)傳輸速度為 100Gbit/秒的LSI間接口時,，原來需要使用4通道每通道速度為25Gbit/秒的電布線,，而在光布線中卻只需一根速度為100Gbit/秒的光纖線纜即可。
導(dǎo)入光布線后,，可以獲得除高速化之外的許多好處,。據(jù)美國阿爾特拉介紹，在數(shù)據(jù)中心等要求具備出色運算性能的用途中,，向LSI中導(dǎo)入光纖接口后,，與采用傳統(tǒng)的電布線相比可將耗電量削減70～80％，同時還可以大幅提高接口密度和帶寬,。
在通信基礎(chǔ)設(shè)施和廣播電視設(shè)備等背板用途中,，也無需使用高價位板卡材料和連接器，使用光布線可在迅速提高帶寬的同時,，還可以避免出現(xiàn)因使用電布線而產(chǎn)生的信號完整性（Signal Integrity）問題,。
將光纜直接連接到封裝上
對于決定向FPGA導(dǎo)入光布線的美國阿爾特拉來說,，最大的課題是低成本化。原因是如果不能將設(shè)備廠商所負擔(dān)的系統(tǒng)成本,，降至與電布線同等以下的水平,，那么就沒有把握實現(xiàn)普及。
美國阿爾特拉的系統(tǒng)成本降低措施之一是FPGA封裝和光布線之間的連接方法,。具體而言,，是經(jīng)由連接器直接將光纖線纜連接到半導(dǎo)體封裝上。此時不會使所有布線均實現(xiàn)光纖化,，只有需要超高速傳輸?shù)牟季€部分才采用光纖傳輸,，其余的信號等仍采用傳統(tǒng)的電布線進行傳輸。
采用這種方法的原因是主板中無需使用特殊的印刷基板和材料,。阿爾特拉（日本）表示,，“如果想利用印刷基板布線來封裝光纖傳輸，就需要大幅改變傳統(tǒng)電布線使用的基板構(gòu)造,，或采用特殊的基板材料,。而我們的方法只有光纖接口部分采用光纖線纜進行傳輸，因此不存在這種擔(dān)心,，可將成本抑制在最小限度”,。
美國阿爾特拉今后將會在業(yè)界廣泛倡導(dǎo)LSI用光布線。原因是要想大力發(fā)展配備光纖接口的FPGA,，就必須切實準備好連接器等支持部件,。阿爾特拉（日本）表示，“我們已經(jīng)開始與連接器廠商等就光布線進行業(yè)務(wù)合作”,。