近几年来，边缘连接设备的需求在持续激增，有机构预计从2022年到2028年，物联网设备将会增长2.3倍。这将需要更高I/O数量级安全的器件，也将需要更多的工程师来设计这些产品。
然而，事实却是设计工程师严重不足，据IBS预测，全球设计工程师短缺的缺口约为30%，这一短缺不可能在短时间内弥补，因此现阶段需要最大限度地提高设计工程师的效率。
另外，在终端市场和应用方面，特别是边缘设备所进入和投放的市场，客户希望产品能够有比较长的生命周期和稳定的供应链。AMD自适应和嵌入式计算事业部成本优化型芯片营销高级经理Rob Bauer表示，“我们看到很多工业和医疗方面的客户，他们在产品投产之前可能需要花费数年的时间去做研发，这样才能保证他们的产品推出后有比较可靠的投资回报，为了实现这一点，他们希望我们能够在长时间保持产品的稳定性。”
为了满足此类市场的需求，AMD近期推出了成本优化型的FPGA产品AMD Spartan UltraScale+ FPGA系列，该系列能为边缘端各种I/O密集型应用提供成本效益与高能效性能。
| Spartan UltraScale+ FPGA系列特性
据Rob Bauer介绍，Spartan UltraScale+系列基于经业界验证的16nm技术构建，具有高I/O密度、低功耗、领先的安全功能、通用设计工具，以及长产品生命周期等特性。
首先是高I/O密度，这意味着I/O的逻辑单元比很高，同时每个逻辑的I/O与上一代相比会有更多的器件，这对I/O密集型应用来说非常重要，因为客户可以相当于在更小的器件上实现更多的功能，同时能够降低产品的体积、功耗，以及总体成本。
第二是低功耗，由于Spartan UltraScale+系列采用的是16nm FinFET制程，能够实现高达30%的功耗降低。加上该系列对相关的互连IP进行了硬化，比如DDR内存和PCIe，这样就能让逻辑单元更好地运行，进一步实现接口效率提升与降低功耗。此外，在整个互连工艺效能方面也有提升。据AMD自适应和嵌入式计算事业部FPGA成本优化型产品组合产品线经理Romisaa Samhoud介绍，优化后，大概有1.9被的架构性能提升，这样客户在设计产品时可以使用更高的时钟频率，节约相关资源，从而让客户的设计可以在更小型的器件上实现，节约功耗。
三是更高的安全性。在边缘端应用中，安全性变得越来越重要，因此，Spartan UltraScale+系列提供了AMD成本优化型FPGA产品组合中最多的安全功能。比如，
• 保护 IP：支持后量子密码技术并具备获 NIST 批准的算法，能提供先进的 IP 保护，抵御不断演进的网络攻击和威胁。物理不可克隆功能会为每个器件提供唯一指纹，以提升安全性。
• 防止篡改：PPK/SPK 密钥支持有助于管理过期或受损安全密钥，而差异化功率分析则有助于防止侧信道攻击。器件包含永久性篡改惩罚，以进一步防止误用。
• 最大限度延长正常运行时间：增强的单事件干扰性能有助于客户进行快速、安全配置，并提升可靠性。
| 创新的软件平台
AMD在FPGA配套软件方面很早就开始了投入，2012年时就推出了Vivado设计套件，该设计套件可以覆盖AMD的整个产品组合，不管是小型的Spartan UltraScale+ FPGA，还是非常大型的Versal Premium FPGA，都可以使用同一套工具在这个组合里。同时，同一套工具也可以覆盖整个设计的全生命周期，从一开始的仿真到后期的合成，然后到固件，都可以采用同一套工具来设计。
也就是说，AMD FPGA 和自适应 SoC 全产品组合由 AMD Vivado设计套件和 Vitis统一软件平台提供支持，使硬件与软件设计人员能够通过一款设计人员环境进行从设计到验证，充分利用这些工具及所包含 IP 的生产力优势。
| 结语
总的来说，AMD在FPGA市场上有近40年深耕的历史，同时出货量也达到了数十亿，他们还有非常稳健的支持客户全生命周期需求的历史，更有15年以上使用寿命的业界标准支持。而新推出的Spartan UltraScale+系列覆盖范围相当广，从11,000个逻辑单元到218,000个逻辑单元，从SU10P到SU200P都能提供。
在Romisaa Samhoud看来，这些小型化器件非常适用于I/O扩展和板卡管理这样的应用，它们一般来讲都有非常高的I/O逻辑比。对于大型器件来讲，可以看到这些一般是非常适用于边缘设备、传感和控制的应用，因为AMD增加了更多的高速串行收发器。除此之外，还有硬化IP、DDR内存控制器和PCIe，以及很多片上存储。
最后，在供货安排上，AMD Spartan UltraScale+ FPGA 系列样片和评估套件预计于 2025 年上半年问世。文档现已推出，并于 2024 年第四季度自 AMD Vivado 设计套件开始提供工具支持。
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