Xilinx: История, приобретение AMD и развитие программируемой логики.

Введение

Американская технологическая компания Xilinx была основана Россом Фрименом, Бернардом Вондершмитом и Джеймсом В. Барнеттом II в 1984 году. Компания вышла на биржу NASDAQ в 1990 году. В октябре 2020 года AMD объявила о приобретении Xilinx, а завершение сделки состоялось 14 февраля 2022 года посредством сделки, полностью оплаченной акциями, общей стоимостью около 60 миллиардов долларов. Xilinx оставалась полностью принадлежащим дочерним предприятием AMD до июня 2023 года, когда бренд Xilinx был упразднен, а продуктовые линейки Xilinx теперь выпускаются под брендом AMD.

Обзор компании

Xilinx была основана в Кремниевой долине в 1984 году и имеет штаб-квартиру в Сан-Хосе, США, с дополнительными офисами в Лонгмонте (США); Дублине (Ирландия); Сингапуре; Хайдарабаде (Индия); Пекине (Китай); Шанхае (Китай); Брисбене (Австралия), Токио (Япония) и Ереване (Армения). По словам Билла Картера, бывшего технического директора и нынешнего сотрудника Xilinx, название Xilinx отсылает к химическому символу кремния – Si. Клиенты Xilinx занимают чуть более половины всего рынка программируемой логики, а именно 51%. Altera (сейчас дочерняя компания Intel) является самым сильным конкурентом Xilinx, контролируя 34% рынка. Другими ключевыми игроками на этом рынке являются Actel (сейчас дочерняя компания Microsemi) и Lattice Semiconductor. Работая в Zilog, Фриман стремился создать чипы, которые функционировали бы как чистый носитель, позволяя пользователям самостоятельно программировать технологию.

Расширение

С 1988 по 1990 год доходы компании росли ежегодно, с 30 миллионов до 100 миллионов долларов. Объем продаж Xilinx вырос до 2,53 миллиарда долларов к концу 2018 финансового года. Моше Гавриелов – ветеран индустрии EDA и ASIC, назначенный президентом и генеральным директором в начале 2008 года – представил специализированные платформы разработки, объединяющие ПЛИС с программным обеспечением, IP-ядрами, платами и комплектами для решения конкретных задач. Эти платформы являются альтернативой дорогостоящим специализированным интегральным схемам (ASIC) и специализированным стандартным продуктам (ASSP). 4 января 2018 года Виктор Пенг, операционный директор компании, сменил Гавриелова на посту генерального директора.

Новейшая история

В 2011 году компания представила Virtex 7 2000T, первый продукт на основе 2,5D-стекированного кремния (на основе технологии кремниевого интерпозитора), обеспечивающий создание более крупных FPGA, чем возможно было реализовать с использованием стандартного монолитного кремния. Xilinx затем адаптировала эту технологию для объединения ранее раздельных компонентов в одном чипе, начав с объединения FPGA с приемопередатчиками, созданными с использованием гетерогенной технологической базы, для повышения пропускной способности при одновременном снижении энергопотребления. По словам бывшего генерального директора Xilinx Моше Гавриэлова, добавление гетерогенного коммуникационного устройства в сочетании с внедрением новых программных инструментов и линейки Zynq 7000 28-нм SoC устройств, объединяющих ядро ARM и FPGA, является частью стратегии перехода от поставщика программируемой логики к поставщику “всего программируемого”. Помимо Zynq 7000, в продуктовые линейки Xilinx входят серии Virtex, Kintex и Artix, каждая из которых включает конфигурации и модели, оптимизированные для различных областей применения. В апреле 2012 года компания представила Vivado Design Suite – среду разработки следующего поколения для проектирования сложных систем на кристалле (SoC) и передовых электронных систем. В мае 2014 года компания начала поставки первого FPGA нового поколения: 20-нм UltraScale. В сентябре 2017 года Amazon.com и Xilinx запустили совместную кампанию по продвижению FPGA. Эта кампания позволяет использовать образы Amazon Machine Images (AMIs) на AWS Marketplace с соответствующими экземплярами Amazon FPGA, созданными партнерами. Обе компании выпустили инструменты разработки программного обеспечения для упрощения создания технологий FPGA, позволяющие создавать и управлять образами машин, созданными и продаваемыми партнерами. В июле 2018 года Xilinx приобрела DeepPhi Technology, китайский стартап в области машинного обучения, основанный в 2016 году. В октябре 2018 года FPGA Xilinx Virtex UltraScale+ и видеокодер H.265 от NGCodec были использованы в облачном сервисе кодирования видео, использующем высокоэффективный видеокодек (HEVC). Это сочетание обеспечивает потоковое видео с тем же визуальным качеством, что и при использовании графических процессоров, но с битрейтом на 35–45% ниже. В ноябре 2018 года семейство многопроцессорных систем на кристалле Zynq UltraScale+ компании было сертифицировано по уровню целостности безопасности (SIL) 3 HFT1 в соответствии со спецификацией IEC 61508. Эта сертификация позволяет разработчикам использовать платформу MPSoC в приложениях безопасности на основе ИИ до SIL 3, а также в промышленных платформах 4.0 для автомобильной, аэрокосмической отраслей и систем ИИ. В январе 2019 года ZF Friedrichshafen AG (ZF) сотрудничала с Zynq от Xilinx для обеспечения работы своего автомобильного блока управления ProAI, используемого для реализации приложений автоматизированного вождения. Платформа Xilinx обеспечивает агрегацию, предварительную обработку и распространение данных в реальном времени, а также ускоряет обработку ИИ в блоке. В ноябре 2018 года Xilinx перенесла свои продукты XQ UltraScale+ оборонного класса на 16-нм FinFET-процесс TSMC. Эти продукты включали в себя первые в отрасли гетерогенные многопроцессорные SoC-устройства оборонного класса, а также XQ Zynq UltraScale+ MPSoC и RFSoC, а также XQ UltraScale+ Kintex и Virtex FPGA. В том же месяце компания расширила портфель карт ускорителей центров обработки данных Alveo, добавив Alveo U280. Первоначальная линейка Alveo включала U200 и U250, оснащенные 16-нм Virtex FPGA UltraScale+ и DDR4 SDRAM. Обе эти карты были представлены в октябре 2018 года на Xilinx Developer Forum. На форуме Виктор Пенг, генеральный директор Xilinx по разработке полупроводников, и Марк Папермастер, технический директор AMD, использовали восемь карт Alveo U250 и два серверных процессора AMD Epyc 7551 для установления нового мирового рекорда по пропускной способности вывода – 30 000 изображений в секунду. U280 поддерживала память с высокой пропускной способностью (HBM2) и высокопроизводительное серверное соединение. В августе 2019 года Xilinx представила Alveo U50, адаптируемый ускоритель с низким профилем и поддержкой PCIe Gen4. Ускорительная карта U55C была выпущена в ноябре 2021 года и предназначена для высокопроизводительных вычислений (HPCC) и больших объемов данных благодаря интеграции решения кластеризации на основе RoCE v2, позволяющего интегрировать кластеризацию HPCC на основе FPGA в существующую инфраструктуру центров обработки данных. В январе 2019 года K&L Gates, юридическая фирма, представляющая Xilinx, направила письмо с требованием прекратить нарушение авторских прав (DMCA) пользователю YouTube EE, обвинив его в нарушении прав на товарный знак за размещение логотипа Xilinx рядом с логотипом Altera в образовательном видео. Xilinx отказалась отвечать, пока не было опубликовано видео, описывающее юридическую угрозу, после чего компания отправила извиняющее письмо. В январе 2019 года Baidu объявила, что ее новый продукт ускорения вычислений для периферийных устройств EdgeBoard работает на базе Xilinx. EdgeBoard является частью инициативы Baidu Brain AI Hardware Platform, которая включает в себя открытые вычислительные сервисы Baidu, а также аппаратные и программные продукты для ее периферийных приложений ИИ. EdgeBoard основан на Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC, который использует процессоры реального времени в сочетании с программируемой логикой. EdgeBoard на базе Xilinx можно использовать для разработки продуктов, таких как интеллектуальные системы видеонаблюдения, системы помощи водителю и роботы нового поколения. В феврале 2019 года компания объявила о двух новых поколениях своего портфеля RFSoC Zynq UltraScale+. Устройство охватывает весь спектр ниже 6 ГГц, необходимый для 5G, а обновления включали расширенный миллиметровый волновой интерфейс, снижение энергопотребления на 20% в подсистеме преобразования RF-данных по сравнению с базовым портфелем и поддержку 5G New Radio. Второе поколение охватывало частоты до 5 ГГц, а третье – до 6 ГГц. На момент февраля этот портфель был единственной адаптируемой радиоплатформой на одном чипе, разработанной для удовлетворения потребностей 5G-сетей. Второе объявление сообщило о том, что Xilinx и Samsung Electronics провели первое в мире коммерческое развертывание 5G New Radio (NR) в Южной Корее. Обе компании разработали и развернули продукты Massive Multiple Input, Multiple Output (m MIMO) и миллиметрового диапазона (mmWave) 5G, используя платформу UltraScale+ от Xilinx. В феврале 2019 года Xilinx представила подсистему IP-ядра HDMI 2.1, которая позволила устройствам компании передавать, принимать и обрабатывать видео UHD до 8K (7680 x 4320 пикселей) в медиаплеерах, камерах, мониторах, LED-стенах, проекторах и виртуальных машинах на основе ядра. В апреле 2019 года Xilinx заключила окончательное соглашение о приобретении Solarflare Communications, Inc. Xilinx стала стратегическим инвестором в Solarflare в 2017 году. С тех пор компании сотрудничают в области передовых сетевых технологий и в марте 2019 года продемонстрировали свое первое совместное решение: 100G NIC на основе FPGA на одном чипе. Приобретение позволяет Xilinx объединить свои решения FPGA, MPSoC и ACAP с технологией NIC от Solarflare. В августе 2019 года Xilinx объявила о добавлении крупнейшего в мире FPGA – Virtex Ultrascale+ VU19P – в семейство Virtex Ultrascale+ 16 нм. VU19P содержит 35 миллиардов транзисторов. В июне 2019 года Xilinx объявила о начале поставок своих первых чипов Versal. Используя ACAP, аппаратное и программное обеспечение этих чипов можно программировать для выполнения практически любого программного обеспечения ИИ. 1 октября 2019 года Xilinx объявила о запуске Vitis, унифицированной бесплатной платформы с открытым исходным кодом, которая помогает разработчикам использовать преимущества аппаратной адаптивности. В 2019 году Xilinx впервые превысила отметку в 3 миллиарда долларов годового дохода, объявив о доходе в 3,06 миллиарда долларов, что на 24% больше, чем в предыдущем финансовом году. Доход за четвертый квартал 2019 финансового года составил 828 миллионов долларов, что на 4% больше, чем в предыдущем квартале, и на 30% больше в годовом исчислении. Доля сектора Communications в доходе составила 41%, промышленного, аэрокосмического и оборонного секторов – 27%, секторов Data Center и Test, Measurement & Emulation (TME) – 18%, а автомобильного, вещательного и потребительского рынков – 14%. В августе 2020 года Subaru объявила об использовании одного из чипов Xilinx в качестве вычислительной мощности для обработки изображений с камер в своей системе помощи водителю. В сентябре 2020 года Xilinx объявила о выпуске своего нового чипсета T1 Telco Accelerator card, который можно использовать в устройствах, работающих на базе открытой RAN 5G n...

In 2011, the company introduced the Virtex 7 2000T, the first product based on 2.5D stacked silicon (based on silicon interposer technology) to deliver larger FPGAs than could be built using standard monolithic silicon. Xilinx then adapted the technology to combine formerly separate components in a single chip, first combining an FPGA with transceivers based on heterogeneous process technology to boost bandwidth capacity while using less power. According to former Xilinx CEO Moshe Gavrielov, the addition of a heterogeneous communications device, combined with the introduction of new software tools and the Zynq 7000 line of 28 nm SoC devices that combine an ARM core with an FPGA, are part of shifting its position from a programmable logic device supplier to one delivering “all things programmable”. In addition to Zynq 7000, Xilinx product lines include the Virtex, Kintex and Artix series, each including configurations and models optimized for different applications. In April 2012, the company introduced the Vivado Design Suite a next generation SoC strength design environment for advanced electronic system designs. In May, 2014, the company shipped the first of the next generation FPGAs: the 20 nm UltraScale. In September 2017, Amazon. com and Xilinx started a campaign for FPGA adoption. This campaign enables AWS Marketplace's Amazon Machine Images (AMIs) with associated Amazon FPGA Instances created by partners. The two companies released software development tools to simplify the creation of FPGA technology. The tools create and manage the machine images created and sold by partners. In July 2018, Xilinx acquired DeepPhi Technology, a Chinese machine learning startup founded in 2016. In October 2018, the Xilinx Virtex UltraScale+ FPGAs and NGCodec's H.265 video encoder were used in a cloud based video coding service using the High Efficiency Video Coding (HEVC). The combination enables video streaming with the same visual quality as that using GPUs, but at 35% 45% lower bitrate. In November 2018, the company's Zynq UltraScale+ family of multiprocessor system on chips was certified to Safety Integrity Level (SIL) 3 HFT1 of the IEC 61508 specification. With this certification, developers are able to use the MPSoC platform in AI based safety applications of up to SIL 3, in industrial 4.0 platforms of automotive, aerospace, and AI systems. In January 2019, ZF Friedrichshafen AG (ZF) worked with Xilinx's Zynq to power its ProAI automotive control unit, which is used to enable automated driving applications. Xilinx's platform overlooks the aggregation, pre processing, and distribution of real time data, and accelerates the AI processing of the unit. In November 2018, Xilinx migrated its defense grade XQ UltraScale+ products to TSMC's 16 nm FinFET Process. The products included the industry's first Defense grade heterogeneous multi processor SoC devices and encompassed the XQ Zynq UltraScale+ MPSoCs and RFSoCs as well as XQ UltraScale+ Kintex and Virtex FPGAs. That same month the company expanded its Alveo data center accelerator cards portfolio with the Alveo U280. The initial Alveo line included the U200 and U250, which featured 16 nm UltraScale+ Virtex FPGAs and DDR4 SDRAM. Those two cards were launched in October 2018 at the Xilinx Developer Forum. At the Forum, Victor Peng, CEO of semiconductor design at Xilinx, and AMD CTO Mark Papermaster, used eight Alveo U250 cards and two AMD Epyc 7551 server CPUs to set a new world record for inference throughput at 30,000 images per second. The U280 included support for high bandwidth memory (HBM2) and high performance server interconnect. In August 2019, Xilinx launched the Alveo U50, a low profile adaptable accelerator with PCIe Gen4 support. The U55C accelerator card was launched in November 2021, designed for HPCC and big data workloads by incorporating the RoCE v2 based clustering solution, allowing for FPGA based HPCC clustering to be integrated into existing data center infrastructures. In January 2019 K&L Gates, a law firm representing Xilinx sent a DMCA cease and desist letter to an EE YouTuber claiming trademark infringement for featuring the Xilinx logo next to Altera's in an educational video. Xilinx refused to reply until a video outlining the legal threat was published, after which they sent an apology e mail. In January 2019, Baidu announced that its new edge acceleration computing product, EdgeBoard, was powered by Xilinx. Edgeboard is a part of the Baidu Brain AI Hardware Platform Initiative, which encompasses Baidu's open computing services, and hardware and software products for its edge AI applications. Edgeboard is based on the Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC, which uses real time processors together with programmable logic. The Xilinx based Edgeboard can be used to develop products like smart video security surveillance solutions, advanced driver assistance systems, and next generation robots. In February 2019, the company announced two new generations of its Zynq UltraScale+ RF system on chip (RFSoC) portfolio. The device covers the entire sub 6 GHz spectrum, which is necessary for 5G, and the updates included: an extended millimeter wave interface, up to 20% power reduction in the RF data converter subsystem compared to the base portfolio, and support of 5G New Radio. The second generation release covered up to 5 GHz, while the third went up to 6 GHz. As of February, the portfolio was the only adaptable radio platform single chip that had been designed to address the industry's 5G network needs. The second announcement revealed that Xilinx and Samsung Electronics performed the world's first 5G New Radio (NR) commercial deployment in South Korea. The two companies developed and deployed 5G Massive Multiple input, Multiple output (m MIMO) and millimeter wave (mmWave) products using Xilinx's UltraScale+ platform. In February 2019, Xilinx introduced an HDMI 2.1 IP subsystem core, which enabled the company's devices to transmit, receive, and process up to 8K (7680 x 4320 pixels) UHD video in media players, cameras, monitors, LED walls, projectors, and kernel based virtual machines. In April 2019, Xilinx entered into a definitive agreement to acquire Solarflare Communications, Inc. Xilinx became a strategic investor in Solarflare in 2017. The companies have been collaborating since then on advanced networking technology, and in March 2019 demonstrated their first joint solution: a single chip FPGA based 100G NIC. The acquisition enables Xilinx to combine its FPGA, MPSoC and ACAP solutions with Solarflare's NIC technology. In August 2019, Xilinx announced that the company would be adding the world's largest FPGA the Virtex Ultrascale+ VU19P, to the 16 nm Virtex Ultrascale+ family. The VU19P contains 35 billion transistors. In June 2019, Xilinx announced that it was shipping its first Versal chips. Using ACAP, the chips’ hardware and software can be programmed to run almost any kind of AI software. On October 1, 2019, Xilinx announced the launch of Vitis, a unified free and open source software platform that helps developers take advantage of hardware adaptability. In 2019, Xilinx exceeded $3 billion in annual revenues for the first time, announcing revenues of $3.06 billion, up 24% from the prior fiscal year. Revenues were $828 million for the fourth quarter of the fiscal year 2019, up 4% from the prior quarter and up 30% year over year. Xilinx's Communications sector represented 41% of the revenue; the industrial, aerospace and defense sectors represented 27%; the Data Center and Test, Measurement & Emulation (TME) sectors accounted for 18%; and the automotive, broadcast and consumer markets contributed 14%. In August 2020, Subaru announced the use of one of Xilinx's chips as processing power for camera images in its driver assistance system. In September 2020, Xilinx announced its new chipset, the T1 Telco Accelerator card, that can be used for units running on an open RAN 5G network. On October 27, 2020, AMD reached an agreement to acquire Xilinx in a stock swap deal, valuing the company at $35 billion. The deal was expected to close by the end of 2021. Their stockholders approved the acquisition on April 7, 2021. The deal was completed on February 14, 2022. Since the acquisition was completed, all Xilinx products are co branded as AMD Xilinx; started in June 2023, all Xilinx's products are now being consolidated under AMD's branding. In December 2020, Xilinx announced they were acquiring the assets of Falcon Computing Systems to enhance the free and open source Vitis platform, a design software for adaptable processing engines to enable highly optimized domain specific accelerators. In April 2021, Xilinx announced a collaboration with Mavenir to boost cell phone tower capacity for open 5G networks. That same month, the company unveiled the Kria portfolio, a line of small form factor system on modules (SOMs) that come with a pre built software stack to simplify development. In June, Xilinx announced it was acquiring German software developer Silexica, for an undisclosed amount.

Технология

Xilinx проектирует и разрабатывает программируемые логические продукты, включая интегральные схемы (ИС), инструменты разработки программного обеспечения, предварительно определенные системные функции, поставляемые в виде ядер интеллектуальной собственности (IP), услуги по проектированию, обучение клиентов, полевую инженерию и техническую поддержку. FPGA от Xilinx использовались в ALICE (Эксперимент с большим ионным коллайдером) в европейской лаборатории CERN на границе Франции и Швейцарии для отображения и разделения траекторий тысяч субатомных частиц. Xilinx также заключила партнерство с Управлением космических аппаратов Исследовательской лаборатории ВВС США для разработки FPGA, способных выдерживать разрушительное воздействие радиации в космосе, которые в 1000 раз менее чувствительны к космической радиации, чем коммерческие аналоги, для использования в новых спутниках. FPGA Xilinx могут выполнять обычную встроенную ОС (например, Linux или vxWorks) и реализовывать периферийные устройства процессора в программируемой логике. IP-ядра Xilinx включают IP для простых функций (BCD-энкодеры, счетчики и т. д.), для специализированных областей (цифровая обработка сигналов, ядра FFT и FIR) и сложные системы (многогигабитные сетевые ядра, программно-аппаратный микропроцессор MicroBlaze и компактный микроконтроллер Picoblaze). Бесплатная версия WebPACK Edition Vivado предоставляет разработчикам ограниченную версию среды разработки. Встроенный комплект разработчика (EDK) Xilinx поддерживает встроенные ядра PowerPC 405 и 440 (в чипах Virtex II Pro и некоторых чипах Virtex 4 и 5) и ядро Microblaze. System Generator for DSP от Xilinx реализует проекты DSP на FPGA Xilinx. Бесплатная версия его программного обеспечения EDA под названием ISE WebPACK используется с некоторыми его чипами, не относящимися к высокопроизводительным. Xilinx является единственным (по состоянию на 2007 год) поставщиком FPGA, распространяющим собственный инструмент синтеза Linux freeware. Xilinx объявила об архитектуре новой платформы на базе ARM Cortex A9 для разработчиков встраиваемых систем, которая сочетает в себе программную программируемость встроенного процессора и аппаратную гибкость FPGA. Новая архитектура снимает большую часть аппаратной нагрузки с точки зрения разработчиков встроенного программного обеспечения, предоставляя им беспрецедентный уровень контроля в процессе разработки. Платформа предназначена для разработчиков встраиваемых систем, работающих над рыночными приложениями, требующими многофункциональности и быстрого реагирования в реальном времени, таким как системы помощи водителю, интеллектуальное видеонаблюдение, промышленная автоматизация, аэрокосмическая и оборонная промышленность и беспроводные технологии нового поколения. Технология SSI (Stacked Silicon Interconnect) компании объединяет несколько (три или четыре) активных кристалла FPGA бок о бок на кремниевом интерпозере – единой кремниевой пластине, которая обеспечивает пассивное соединение. Отдельные кристаллы FPGA являются стандартными и монтируются перевернутым способом с помощью микрошариков на интерпозер. Интерпозер обеспечивает прямое соединение между кристаллами FPGA, без необходимости использования технологий приемопередатчиков, таких как высокоскоростные SerDes. В октябре 2011 года Xilinx выпустила первый FPGA, использующий новую технологию – Virtex 7 2000T FPGA, который содержит 6,8 миллиарда транзисторов и 20 миллионов логических элементов ASIC. Следующей весной Xilinx использовала 3D-технологию для выпуска Virtex 7 HT, первых в отрасли гетерогенных FPGA, которые объединяют FPGA с высокой пропускной способностью с максимум шестнадцатью приемниками 28 Гбит/с и семьдесят двумя 13,1 Гбит/с для снижения требований к энергопотреблению и размеру ключевых приложений и функций линейных карт Nx100G и 400G. В январе 2011 года Xilinx приобрела фирму по разработке инструментов AutoESL Design Technologies и добавила высокоуровневое проектирование System C для семейств FPGA серий 6 и 7. Добавление инструментов AutoESL расширило сообщество разработчиков FPGA за счет разработчиков, более привыкших к проектированию на более высоком уровне абстракции с использованием C, C++ и System C. В апреле 2012 года Xilinx представила пересмотренную версию своего набора инструментов для программируемых систем – Vivado Design Suite. Это программное обеспечение для проектирования IP и системных решений поддерживает новые устройства с высокой емкостью и ускоряет проектирование программируемой логики и ввода-вывода. Vivado обеспечивает более быструю интеграцию и реализацию программируемых систем в устройства с технологией 3D-стекирования кремния, ARM-процессорными системами, аналого-смешанными сигналами (AMS) и многими ядрами интеллектуальной собственности (IP). В июле 2019 года Xilinx приобрела NGCodec, разработчика FPGA-ускоренных видеокодеков для потокового видео, облачных игр и облачных сервисов смешанной реальности. Видеокодеки NGCodec поддерживают H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9 и AV1, с планируемой будущей поддержкой H.266/VVC и AV2. В мае 2020 года Xilinx установила свой первый Adaptive Compute Cluster (XACC) в ETH Zurich в Швейцарии. XACC предоставляют инфраструктуру и финансирование для поддержки исследований в области адаптивного вычислительного ускорения для высокопроизводительных вычислений (HPC). Три других XACC будут установлены в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UCLA); Университете Иллинойса в Урбана-Шампейн (UIUC); и Национальном университете Сингапура (NUS).

Xilinx designs and develops programmable logic products, including integrated circuits (ICs), software design tools, predefined system functions delivered as intellectual property (IP) cores, design services, customer training, field engineering and technical support. Xilinx's FPGAs have been used for the ALICE (A Large Ion Collider Experiment) at the CERN European laboratory on the French Swiss border to map and disentangle the trajectories of thousands of subatomic particles. Xilinx has also engaged in a partnership with the United States Air Force Research Laboratory's Space Vehicles Directorate to develop FPGAs to withstand the damaging effects of radiation in space, which are 1,000 times less sensitive to space radiation than the commercial equivalent, for deployment in new satellites. Xilinx FPGAs can run a regular embedded OS (such as Linux or vxWorks) and can implement processor peripherals in programmable logic. Xilinx's IP cores include IP for simple functions (BCD encoders, counters, etc. ), for domain specific cores (digital signal processing, FFT and FIR cores) to complex systems (multi gigabit networking cores, the MicroBlaze soft microprocessor and the compact Picoblaze microcontroller). A free version WebPACK Edition of Vivado provides designers with a limited version of the design environment. Xilinx's Embedded Developer's Kit (EDK) supports the embedded PowerPC 405 and 440 cores (in Virtex II Pro and some Virtex 4 and 5 chips) and the Microblaze core. Xilinx's System Generator for DSP implements DSP designs on Xilinx FPGAs. A freeware version of its EDA software called ISE WebPACK is used with some of its non high performance chips. Xilinx is the only (as of 2007) FPGA vendor to distribute a native Linux freeware synthesis toolchain. Xilinx announced the architecture for a new ARM Cortex A9 based platform for embedded systems designers, that combines the software programmability of an embedded processor with the hardware flexibility of an FPGA. The new architecture abstracts much of the hardware burden away from the embedded software developers' point of view, giving them an unprecedented level of control in the development process. The platform targets embedded designers working on market applications that require multi functionality and real time responsiveness, such as automotive driver assistance, intelligent video surveillance, industrial automation, aerospace and defense, and next generation wireless. The company's stacked silicon interconnect (SSI) technology stacks several (three or four) active FPGA dies side by side on a silicon interposer – a single piece of silicon that carries passive interconnect. The individual FPGA dies are conventional, and are flip chip mounted by microbumps on to the interposer. The interposer provides direct interconnect between the FPGA dies, with no need for transceiver technologies such as high speed SerDes. In October 2011, Xilinx shipped the first FPGA to use the new technology, the Virtex 7 2000T FPGA, which includes 6.8 billion transistors and 20 million ASIC gates. The following spring, Xilinx used 3D technology to ship the Virtex 7 HT, the industry's first heterogeneous FPGAs, which combine high bandwidth FPGAs with a maximum of sixteen 28 Gbit/s and seventy two 13.1 Gbit/s transceivers to reduce power and size requirements for key Nx100G and 400G line card applications and functions. In January 2011, Xilinx acquired design tool firm AutoESL Design Technologies and added System C high level design for its 6 and 7 series FPGA families. The addition of AutoESL tools extended the design community for FPGAs to designers more accustomed to designing at a higher level of abstraction using C, C++ and System C.

In April 2012, Xilinx introduced a revised version of its toolset for programmable systems, called Vivado Design Suite. This IP and system centric design software supports newer high capacity devices, and speeds the design of programmable logic and I/O. Vivado provides faster integration and implementation for programmable systems into devices with 3D stacked silicon interconnect technology, ARM processing systems, analog mixed signal (AMS), and many semiconductor intellectual property (IP) cores. In July 2019, Xilinx acquired NGCodec, developers of FPGA accelerated video encoders for video streaming, cloud gaming and cloud mixed reality services. NGCodec video encoders include support for H.264/AVC, H.265/HEVC, VP9 and AV1, with planned future support for H.266/VVC and AV2. In May 2020, Xilinx installed its first Adaptive Compute Cluster (XACC) at ETH Zurich in Switzerland. The XACCs provide infrastructure and funding to support research in adaptive compute acceleration for high performance computing (HPC). Three other XACCs will be installed at the University of California, Los Angeles (UCLA); the University of Illinois at Urbana Champaign (UIUC); and the National University of Singapore (NUS).

Семейные линии продуктов

До 2010 года Xilinx предлагала две основные серии ПЛИС: высокопроизводительную серию Virtex и серию Spartan с большим объемом выпуска, а также более доступный вариант EasyPath для наращивания объемов производства. С выпуском 28-нм ПЛИС в июне 2010 года Xilinx заменила семейство Spartan с большим объемом выпуска семействами Kintex и Artix с низкой стоимостью. Новые ПЛИС Xilinx используют технологию High K Metal Gate (HKMG), которая снижает потребление статической мощности и увеличивает логическую емкость. В 28-нм устройствах статическая мощность составляет значительную, а иногда и большую часть общего энергопотребления. Утверждается, что семейства ПЛИС Virtex 6 и Spartan 6 потребляют на 50% меньше энергии и имеют вдвое большую логическую емкость по сравнению с предыдущим поколением ПЛИС Xilinx. В июне 2010 года Xilinx представила серию Xilinx 7, включающую семейства Virtex 7, Kintex 7 и Artix 7, обещая улучшения в области энергопотребления системы, производительности, емкости и цены. Эти новые семейства ПЛИС производятся с использованием 28-нм HKMG процесса TSMC. Устройства серии 7 с технологией 28 нм обеспечивают снижение энергопотребления на 50% по сравнению с 40-нм устройствами компании и предлагают емкость до 2 миллионов логических ячеек. В марте 2011 года Xilinx представила семейство Zynq 7000, которое интегрирует полноценную систему на основе процессора ARM Cortex A9 MPCore на 28-нм ПЛИС для системных архитекторов и разработчиков встраиваемого программного обеспечения. В декабре 2013 года Xilinx представила серию UltraScale, включающую семейства Virtex UltraScale и Kintex UltraScale. Эти новые семейства ПЛИС производятся компанией TSMC с использованием 20-нм планарной технологии. Одновременно была объявлена архитектура UltraScale SoC, получившая название Zynq UltraScale+ MPSoC, реализованная по 16-нм FinFET процессу TSMC. В марте 2021 года Xilinx объявила о новом портфеле, оптимизированном по стоимости, с устройствами Artix и Zynq UltraScale+, изготовленными по 16-нм процессу TSMC.

Семейство Virtex

Серия FPGA Virtex обладает интегрированными функциями, включая логику FIFO и ECC, блоки DSP, контроллеры PCI Express, блоки Ethernet MAC и высокоскоростные трансиверы. Помимо FPGA-логики, серия Virtex включает встроенное фиксированное аппаратное обеспечение для часто используемых функций, таких как умножители, память, последовательные трансиверы и ядра микропроцессоров. Эти возможности применяются в таких областях, как оборудование для проводной и беспроводной инфраструктуры, современное медицинское оборудование, средства тестирования и измерений, а также оборонные системы. Семейство Virtex 7 построено на основе 28-нм технологии и, по сообщениям, обеспечивает двукратное повышение производительности системы при снижении энергопотребления на 50% по сравнению с устройствами Virtex 6 предыдущего поколения. Кроме того, Virtex 7 удваивает пропускную способность памяти по сравнению с FPGA Virtex предыдущего поколения, обеспечивая производительность интерфейса памяти 1866 Мбит/с и более двух миллионов логических ячеек. Virtex 5 LX и LXT предназначены для приложений, интенсивно использующих логику, а Virtex 5 SXT – для приложений DSP. С выпуском Virtex 5 компания Xilinx изменила логическую структуру с четырехвходовых LUT на шестивходовые LUT. В связи с возрастающей сложностью комбинационных логических функций, необходимых для SoC-проектов, доля комбинационных путей, требующих нескольких четырехвходовых LUT, стала узким местом с точки зрения производительности и маршрутизации. Шестивходовые LUT представляли собой компромисс между улучшенной обработкой все более сложных комбинационных функций и уменьшением абсолютного количества LUT на кристалл. Серия Virtex 5 имеет 65-нм технологию изготовления, реализованную по трехслойной оксидной технологии при напряжении 1,0 В. Устаревшие устройства Virtex (Virtex, Virtex II, Virtex II Pro, Virtex 4) все еще доступны, но не рекомендуются для использования в новых разработках.

Артик

Семейство Artix 7 обеспечивает снижение энергопотребления на 50% и снижение стоимости на 35% по сравнению с семейством Spartan 6 и построено на базе унифицированной архитектуры серии Virtex. Семейство Artix разработано для применения в устройствах с малым форм-фактором и низким энергопотреблением, таких как портативное ультразвуковое оборудование с питанием от батарей, системы управления объективами коммерческих цифровых камер, а также военная авиационная и коммуникационная техника.

Zynq

Семейство Zynq 7000 SoC предназначено для высокопроизводительных встраиваемых систем, таких как видеонаблюдение, системы помощи водителю, беспроводные сети нового поколения и автоматизация производства. Zynq 7000 объединяет в себе полноценную 28-нм систему на основе процессора ARM Cortex-A9 MPCore. Архитектура Zynq отличается от предыдущих решений, объединяющих программируемую логику и встраиваемые процессоры, тем, что переходит от платформы, ориентированной на ПЛИС, к модели, ориентированной на процессор. Новое семейство продуктов Zynq 7000 создало серьезную задачу для разработчиков систем, поскольку программное обеспечение Xilinx ISE не было разработано для работы с мощностью и сложностью проектирования ПЛИС с ядром ARM. Первая в мире цифровая кинокамера с открытым исходным кодом содержит Zynq 7000.

Спартанская семья

Серия Spartan предназначена для недорогих, массовых приложений с низким энергопотреблением, таких как дисплеи, приставки, беспроводные маршрутизаторы и другие устройства. Семейство Spartan 6 построено на 45-нм технологическом процессе с девятью металлическими слоями и двойным оксидным затвором. Spartan 6 был представлен в 2009 году как экономичное решение для автомобильной промышленности, беспроводной связи, плоских дисплеев и систем видеонаблюдения.

Версаль

Versal – это 7-нм архитектура Xilinx, предназначенная для решения задач гетерогенных вычислений в приложениях ускорения центров обработки данных, ускорения искусственного интеллекта на периферии, приложениях Интернета вещей (IoT) и встраиваемых вычислениях. Программа Everest ориентирована на Versal Adaptive Compute Acceleration Platform (ACAP) – категорию продуктов, объединяющую традиционную структуру FPGA с системой ARM на кристалле и набор сопроцессоров, соединенных посредством сети на кристалле. Цель Xilinx заключалась в снижении барьеров для внедрения FPGA в ускорение ресурсоемких рабочих нагрузок центров обработки данных. Они разработаны для широкого спектра приложений в областях больших данных и машинного обучения, включая транскодирование видео, запросы к базам данных, сжатие данных, поиск, инференс ИИ, машинное зрение, компьютерное зрение, автономные транспортные средства, геномику, вычислительное хранилище и ускорение сети. В июле 2021 года Xilinx представила Versal HBM, который объединяет сетевой интерфейс платформы с памятью HBM2e для устранения узких мест, связанных с передачей данных.