介绍
通信与网络是一个规模庞大的全球性竞争行业。赛灵思作为网络通信设备厂商的三大半导体供应商之一，一直通过组装、开发和收购新技术和专业技术来帮助设备厂商实现显著的产品差异化，为其客户提供更大价值，使其迈向更加辉煌的成功。
在过去几年里，赛灵思一直在从行业领先的FPGA厂商向Smarter(更智能)系统All Programmable解决方案提供商转型。不过这些术语究竟是什么意思呢？其实指的就是FPGA架构，所有赛灵思芯片产品（如All Programmable FPGA、3D IC和SoC）的基础构建模块在28nm工艺节点已达到一个临界阈值。这个阈值标志着FPGA无论从规模还是速度方面均已经发展到了足以实现整个系统的水平。在28nm工艺节点上，赛灵思的解决方案能够取代整个ASSP和ASIC，这就是说赛灵思All Programmable器件配备合适的IP和软件，能够成为实现众多最终产品所需的唯一重要集成电路器件。这个看似大胆的断言已有无可辩驳的证据，详见下文。
为达到这一水平，赛灵思已经在芯片产品、IP开发和收购方面斥资逾10亿美元。开发的项目包括设计和成功推出基于28nm工艺技术的三大类、五个独特系列的All Programmable FPGA产品：
- 首个系统优化的FPGA系列：Virtex-7、Kintex-7和Artix-7
- 首个基于Virtex-7 FPGA技术和堆叠硅片互联技术（SSIT）的All Programmable 3D IC系列
- 首个Zynq All Programmable SoC系列，其将双核ARM处理器系统与赛灵思28nm FPGA架构完美结合在一起。
这些进步开创出了作为All Programmable解决方案基石的All Programmable产品组合。但是如果没有先进的工具协助将器件用于特定的任务，赛灵思的客户没有能力也永远不可能充分发挥赛灵思芯片器件的全部功能，这样赛灵思28nm器件系列也就体现不出其特色。事实上这些器件需要更先进的工具，因为它们的纯芯片功能已经涉及到复杂ASSP和ASIC器件的范畴。
因此，这些28nm器件需要借助新的工具来充分发挥它们的功能。这就是赛灵思为何要用数百名员工历时四年时间来开发Vivado设计套件的原因。Vivado设计套件是业界首款专门针对All Programmable器件开发的SoC增强型设计套件。赛灵思Vivado设计套件不仅可支持大型设计的开发，比如针对采用拥有200万个逻辑单元并具有领先一代巨大容量的赛灵思Virtex-7 2000T 3D IC的设计，同时还能把生产力提升四倍，以便将此类大型设计迅速投产。
同时，赛灵思Vivado设计套件还可支持IP模块日渐广泛的使用，因为没有设计团队能够或者希望设计复杂设计方案的每一个模块。例如，设计另一种以太网控制器或者PCIe接口不会带来增值，虽然把这类模块整合到系统级设计中会产生巨大的价值。这些元件现在可以当作预设计、预验证、业经验证的IP模块来处理。这些模块对设计和实现复杂网络通信系统至关重要，这也是赛灵思在过去数年大力投资战略性收购和合作伙伴关系营建的原因。目的是让内部开发出关键性IP，这样系统厂商就可以用赛灵思All Programmable解决方案开发自己的设计。
在过去几年里，赛灵思以通信网络为重点，通过战略性收购，为采用自己的28nm All Programmable器件开发完整系统提供支持。主要收购活动有：
- Omiino（OTN IP解决方案）
- ModelWare（流量管理和包处理IP解决方案）
- Sarance（以太网和Interlaken IP解决方案）
- Modesat（微波和E频段回程IP解决方案）
图1 - 贯穿通信基础设施的赛灵思SmartCore IP
图中文字如下：
无线异构网络
| 回程
| 核心到边缘
| 数据中心
| 收购
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| 无线连接
| 有线连接
| 数据中心连接
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| 射频基带
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| 系统管理、分析、控制和通信
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| OTN
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| 包处理
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| Intertaken-以太网
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| 回程调制解调器
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与内部开发的用于满足无线基础设施和数据中心应用需求的IP搭配，这些收购的IP加上内部开发的IP，使赛灵思能够为客户提供一整套综合而全面的IP核，便于他们为网络、通信和数据中心应用设计Smarter Systems（更智能的系统）。赛灵思将这套IP核称之为SmartCORE IP，因为它们是开发更智能网络通信系统所需的重要专用构建模块。SmartCore是赛灵思现有的LogiCORE IP系列的补充。LogiCORE IP是各种市场和应用领域中所有数字系统设计所需的基础构模块和接口。
什么是Smarter Systems？
读者可能会对“Smart”一词有直观的感觉。“智能”指以自动化执行任务，不再需要人工来执行这些任务。不论此类任务属于频繁、重复枯燥的工作，还是属于高度复杂，需要最好由机器来时刻监控的任务。
但是“智能”的范畴不局限于工作的自动化。“智能”流程还能变得更高效。以“智能”工厂为例。工厂中的“智能”机器需要的人工干预要少得多。把这些“智能”机器结合在一起，就构成“智能”工厂，将效率提高到新的水平。例如，如果部分生产线因软硬件升级效率得到提高，整个工厂也能加快生产，实现显著的生产力提升，比如及时订购、按时交付、原材料享受折扣价。智能工厂可随时自我调节，以实现最高效率。
什么是Smarter Networks？
另一种是Smarter Networks，好比是道路系统，二者有点类似。试想有一个硅谷上班族需要每天从加州的利弗莫尔驾车到圣何塞，然后驶回。中途要跨越一个小山脉（大菠萝山脉）。跨越这个山脉有两条路可供选择：580号州际公路和84号加州州立高速。正常情况下州际公路要快一些，但在上班高峰时段往往会出现堵车，行驶缓慢。一旦发生交通事故，580号州际公路就还会封路。在这种情况下，84号高速路就是更好的选择。翻过山脉后，又有两条到圣何塞公路可供选择：680号州际公路和880号州际公路。
由于日间有大量交通流量通过州际580号、680号和880号，故它们往往出现严重拥塞。大多数驾驶员期望能够提高这些道路的通行能力。最“死板”的方法是增加行车道数量，这种方法过去未曾尝试过。但是旧金山湾区(San Francisco Bay Area)，的土地价格昂贵，交通流量会随着通行能力的增大而增加。这对通信网络来说也是如此。一旦新容量被占用，又会出现网速缓慢。
增加道路通行能力有“Smarter”的方法。其一就是掌握交通状况，并采取应对措施。这就是给高速公路增加一条HOV（高载客量汽车）专用道时的情况。乘客超过一人的汽车（或是愿意支付HOV通信费以缩短通勤时间的驾驶员）就可以获得优先权，更加迅速地通过路网。另一种智能交通管理的方法则是使用测速灯，限制速度相对较慢的车流进入高速车流，从而最大限度地减轻速度较慢车流造成的不利影响。
第三种方法是利用实时交通信息，从580号州际公路与84号州立高速公路、680号州际公路与880号州际公路中选择最佳途径。驾驶人员现在可以从谷歌地图(Google Maps)或者类似服务通过移动电话收取此项信息。最终当车辆自动化程度进一步提高，车辆自身会做出决策。当车辆开始彼此通信和区域交通管理系统通信，交通负荷均衡将在效率上又迈出一大步。
系统设计人员正开始着眼类似的方法以提升通信网络系统的容量。固定路由系统正逐渐被软件定义网络（SDN）所取代。SDN能够在环境感知算法的基础上，智能地管理网络流量。这些算法除了考虑每一级可供网络使用的资源，还会考虑流量的优先级和服务水平协议（SLA）要求。无线领域此类“更智能化”网络设备的例子包括基于云的RAN（CRAN）和具备集中化基带处理功能的分布式天线。
Smarter Networks的趋势可以解决众多与网络扩建和盈利能力相关的问题。
这些问题并非凭空假设，而是切实存在的。这里有两个例子可以佐证：
- 2000年，在硅谷（Silicon Valley）几乎每个人收到的圣诞礼物都是个人电脑（PC）。一个星期后，每个人都用调制解调器将PC连接到互联网上。原本针对假定平均使用负载为每天每条线路5次3分钟语音通话的PSTN发生崩溃，原因是众多计算机同时在线长达数个小时。增加电路交换系统的容量显然不现实。这种状况迅速推动了分组交换电话通信的广泛使用。
- 2012年圣诞节，许多人得到Netflix流账号。结果Netflix的服务器在平安夜瘫痪，并持续了20个小时，原因是流量陡增。根据Netflix云架构师Adrian Cockcroft的说法，问题的根源是亚马逊Web服务的弹性负载均衡功能发生错误。
为什么系统设计人员开始转用Smarter Networks设计？因为随着新颖刺激的带宽使用方法的引入，上面例子所示的流量爆发也出现得越来越频繁。Facebook和Twitter这样的服务可以颠覆正常的网络流量模式和带宽容量。
“死板”地增大网络带宽并不是理想的解决方案，因为每一种信息服务都会带来新的使用模式，还有随之而来的各种容量要求。MP3压缩标准的引入实现了音频流，不过在当时（即90年代后期），视频流还无法实现。而今天，视频已经成为宽带带宽消费增长最快的推动因素之一。更高效的视频压缩技术的推广，加之以宽带连接取代拨号上网互联网连接，将个人消费者的带宽消费提高到新的水平。智能手机的推广也给无线网络造成相同的影响。
最终通信运营商面临着因一味“死板”地增大带宽而带来恶性竞争的难题。他们需要在降低数据传输成本的同时，找到有效的途径来提供能够提高单位数据收入的新业务。
Smarter Networks凭借其感知性、高效性和适应性，开辟了一条前进的道路。 | 
