インテル^® Agilex™ FPGA の内部構造とその機能についてご紹介します。

Agilex™ FPGA のパッケージを空けてみると、このように、いくつかのダイが入っており、マルチダイの構造になっています。中央には FPGA ファブリック、その周辺にはトランシーバー用の各種タイルが配置されています。FPGA ファブリックと各種タイル間は EMIB（エンベデッド・マルチダイ・インターコネクト・ブリッジ） により接続しています。

中央の FPGAファブリックは、従来の FPGA と同じ構成である ロジック・モジュール、DSP、メモリ、ARM プロセッサーや汎用 I/Oなどを搭載し、デジタル回路に最適なプロセスを使用しています。

周辺の各タイルは、高速トランシーバーや関連するハードマクロを搭載しており、各々のタイルに最適なプロセスを使用しています。

FPGA ファブリックと周辺の各タイル間を接続している EMIB は、パッケージ基板内に埋め込んだ極小のシリコンチップです。FPGA ファブリックと周辺タイル間の信号を高速に伝送します。

FPGA ファブリックは、インテル^® の 10nmプロセスを改良して、性能をさらに向上させた第 3 世代の SuperFinプロセスを使用しています。

インターコネクト配線全体とすべての機能ブロックの入力に、Hyper-Register を挿入したインテル^® Hyperflex™ FPGAアーキテクチャーの採用により、動作周波数を大幅に向上させました。パフォーマンスと消費電力を両立させるために、標準電力製品は、SmartVID により 個々のデバイス特性に合わせてコア電圧を自動で最適化し、低スタティック電力製品は、0.8Vと低い固定コア電圧で消費電力を低減します。

FPGA ファブリックの機能として、ロジック・モジュールは、最大300万個以上の LE を搭載しています。

DSP は、浮動小数点ユニットを備えた可変精度 DSP ブロックであり、性能は最大 40TFLOP です。オンチップ・メモリーは、最大で 300MB以上を搭載します。

プロセッサーは、最大 1.41GHz のクワッドコア 64-bit Arm Cortex-A53が搭載されています。

外部メモリーとのインターフェースとして、DDR4 や DDR5 をサポートするハード・メモリー・コントローラーを搭載し、汎用I/Oとしては、合計千個以上の GPIO などを搭載しています。

Agilex™ FPGA 用のタイルとして、E タイル、F タイル、P タイル、R タイルの 4種類があります。

E タイルと F タイルは、ネットワーキングおよび通信用のタイルです。超高速トランシーバーと 100G や 400G などのイーサネットや PCI Express のハードウェア IPなどを搭載しています。

P タイルと R タイルは、プロセッサーとの接続に最適なタイルです。高速トランシーバーと PCI Express やプロセッサー用のハードウェア IP を搭載しています。ハードウェア IP はトランジスターから用途に応じて最適化したデザインですので、FPGA ブロックで同じ機能を構成するよりも低消費電力ですが機能は目的の用途に限定されますますが、その機能を実現するために FPGA ブロックのリソースを消費しない点でメリットがあります。