Altera

Altera — это американская компания, специализирующаяся на разработке и производстве программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) и сопутствующих программных средств автоматизации проектирования (САПР). Основанная в 1983 году, компания стала одним из пионеров и ведущих игроков на рынке ПЛИС, наряду с Xilinx. В 2015 году Altera была приобретена корпорацией Intel, а в 2024 году, после выделения в самостоятельную структуру, вновь начала функционировать как независимая компания под управлением Silver Lake Partners.

История

Основание и ранние годы (1983—1990)

Компания Altera была основана в 1983 году в Сан-Хосе, Калифорния, группой инженеров, включая Роберта Хартмана (Robert Hartmann), Пола Ньюхейгена (Paul Newhagen) и Джима Сэнфорда (Jim Sanford). Первоначально компания сосредоточилась на разработке программируемых логических устройств (ПЛУ), которые позволяли инженерам настраивать логику микросхемы после её изготовления. В 1984 году Altera выпустила свой первый продукт — EP300, программируемую логическую матрицу (PLA) на основе EPROM-технологии.

В 1988 году компания представила семейство ПЛИС MAX (Multiple Array Matrix), которое стало одним из первых коммерчески успешных продуктов на рынке. Эти устройства использовали технологию EEPROM для хранения конфигурации, что позволяло перепрограммировать их многократно.

Рост и конкуренция (1990—2000)

В 1990-е годы Altera активно расширяла ассортимент продукции. В 1992 году было выпущено семейство FLEX (Flexible Logic Element Matrix), которое использовало SRAM-ячейки для хранения конфигурации, что обеспечивало более высокую производительность и плотность логики. Эти устройства стали основой для многих телекоммуникационных и промышленных приложений.

В 1994 году Altera вышла на биржу NASDAQ (тикер ALTR). Компания активно конкурировала с Xilinx, которая также разрабатывала ПЛИС на основе SRAM. К концу десятилетия Altera и Xilinx контролировали более 80% мирового рынка ПЛИС.

Эра систем на кристалле (2000—2015)

В начале 2000-х годов Altera начала внедрение технологии систем на кристалле (SoC), интегрируя в ПЛИС процессорные ядра. В 2002 году было выпущено семейство Excalibur, которое включало встроенные процессоры ARM. В 2005 году компания представила семейство Stratix II, первое в отрасли ПЛИС с 90-нм технологией.

В 2011 году Altera анонсировала семейство Stratix V, выполненное по 28-нм техпроцессу, которое поддерживало высокоскоростные интерфейсы, такие как PCI Express 3.0 и 40G Ethernet. В 2013 году компания выпустила семейство Arria V, ориентированное на приложения среднего диапазона производительности.

Приобретение Intel (2015—2024)

В июне 2015 года корпорация Intel объявила о приобретении Altera за 16,7 миллиарда долларов. Сделка была завершена в декабре 2015 года. После приобретения Altera стала подразделением Intel, известным как Intel Programmable Solutions Group (PSG). Под управлением Intel компания продолжила разработку ПЛИС, используя передовые техпроцессы Intel (14 нм, 10 нм). В 2019 году было выпущено семейство Agilex, выполненное по 10-нм технологии, которое интегрировало процессорные ядра Intel Xeon и ускорители искусственного интеллекта.

Однако в 2023 году Intel объявила о планах выделить PSG в самостоятельную компанию, чтобы сосредоточиться на основном бизнесе по производству процессоров. В 2024 году Altera была продана инвестиционной компании Silver Lake Partners, которая восстановила бренд Altera.

Возвращение к независимости (с 2024)

В 2024 году Altera вновь начала функционировать как независимая компания. Генеральным директором стал Сандра Ривера (Sandra Rivera), ранее занимавшая пост вице-президента Intel. Компания объявила о планах по разработке новых семейств ПЛИС, включая Agilex 2 и Agilex 3, ориентированных на рынки искусственного интеллекта, 5G и автомобильной электроники.

Продукция

Семейства ПЛИС

Altera разрабатывает несколько семейств ПЛИС, различающихся по производительности, энергопотреблению и стоимости:

• Stratix — высокопроизводительные ПЛИС для приложений, требующих максимальной логической ёмкости и скорости (например, базовые станции 5G, высокопроизводительные вычисления). Последнее поколение — Stratix 10 (14 нм).
• Arria — ПЛИС среднего диапазона, предназначенные для телекоммуникаций, сетевого оборудования и промышленной автоматизации. Последнее поколение — Arria 10 (20 нм).
• Cyclone — недорогие ПЛИС с низким энергопотреблением, используемые в потребительской электронике, автомобильной промышленности и системах управления. Последнее поколение — Cyclone V (28 нм).
• Agilex — семейство, разработанное под управлением Intel, сочетающее ПЛИС с процессорными ядрами ARM Cortex-A53 и ускорителями AI. Выпускается по 10-нм и 7-нм техпроцессам.

Программное обеспечение

Основным инструментом для проектирования на ПЛИС Altera является среда Quartus Prime. Она включает в себя:

• Синтез логики на языках описания аппаратуры (VHDL, Verilog, SystemVerilog).
• Размещение и трассировку элементов на кристалле.
• Временной анализ и моделирование.
• Поддержку IP-ядер (интеллектуальной собственности) для стандартных интерфейсов (PCIe, DDR, Ethernet).

Для разработки встраиваемых систем на базе процессорных ядер используется среда SoC Embedded Design Suite (EDS).

IP-ядра

Altera предоставляет библиотеку IP-ядер, включающую:

• Контроллеры памяти (DDR3, DDR4, LPDDR4).
• Интерфейсы связи (PCI Express, Ethernet, USB).
• Процессорные ядра (ARM Cortex-A9, Cortex-A53).
• Ускорители цифровой обработки сигналов (DSP).

Архитектура

Логические блоки

Основой ПЛИС Altera является логический элемент (LE) — базовый строительный блок, состоящий из:

• Таблицы поиска (LUT) на 4 или 6 входов, реализующей произвольную логическую функцию.
• Триггера (D-триггер) для хранения состояния.
• Цепей быстрого переноса для арифметических операций.

Логические элементы объединяются в логические блоки (LAB), которые содержат 10—16 LE.

Соединительная матрица

Для соединения логических блоков используется программируемая соединительная матрица, состоящая из:

• Горизонтальных и вертикальных каналов связи.
• Коммутационных блоков, позволяющих настраивать маршруты сигналов.
• Глобальных тактовых сетей для синхронизации.

Блоки ввода-вывода

ПЛИС Altera оснащены блоками ввода-вывода (I/O), поддерживающими различные стандарты сигналов (LVCMOS, LVDS, SSTL, HSTL) и скорости передачи данных до 28 Гбит/с (в семействе Stratix 10).

Встроенные блоки

Современные ПЛИС Altera включают:

• Блоки DSP (Digital Signal Processing) для выполнения операций умножения, сложения и фильтрации.
• Блоки памяти (M20K, M10K) — встроенные ОЗУ ёмкостью от 10 до 20 кбит.
• Трансиверы для высокоскоростной последовательной связи.

Применение

Телекоммуникации

ПЛИС Altera широко используются в базовых станциях сотовой связи (4G, 5G), маршрутизаторах, коммутаторах и сетевых процессорах. Их способность к перепрограммированию позволяет адаптировать оборудование под новые стандарты связи без замены аппаратуры.

Промышленная автоматизация

В промышленности ПЛИС Altera применяются в программируемых логических контроллерах (ПЛК), системах управления движением, робототехнике и устройствах сбора данных. Низкое энергопотребление семейства Cyclone делает их пригодными для автономных устройств.

Высокопроизводительные вычисления

ПЛИС Stratix и Agilex используются в суперкомпьютерах, системах искусственного интеллекта и ускорителях машинного обучения. Например, в 2020 году Altera поставляла ПЛИС для ускорителя Intel Stratix 10, используемого в системе обработки данных для проекта LIGO (детектор гравитационных волн).

Автомобильная электроника

ПЛИС Altera применяются в системах помощи водителю (ADAS), информационно-развлекательных системах и управлении двигателем. Семейство Cyclone V соответствует стандарту ISO 26262 (функциональная безопасность).

Авиакосмическая и оборонная промышленность

Altera поставляет ПЛИС, устойчивые к радиации, для спутников, ракет и военной электроники. Например, семейство Stratix IV используется в системах управления полётом и радиолокации.

Конкуренция

Основным конкурентом Altera на рынке ПЛИС является компания Xilinx (ныне часть AMD). Другие конкуренты включают Lattice Semiconductor (специализирующуюся на маломощных ПЛИС) и Microchip Technology (производящую ПЛИС на основе технологии antifuse). Altera занимает примерно 30—35% мирового рынка ПЛИС, уступая Xilinx, которая контролирует около 50%.

Критика

Основные претензии к Altera связаны с высокой стоимостью продукции и сложностью инструментов разработки. Среда Quartus Prime критикуется за длительное время компиляции и требовательность к ресурсам. Кроме того, после приобретения Intel некоторые клиенты выражали опасения по поводу зависимости от одного поставщика (Intel), что могло ограничивать выбор техпроцессов. После выделения Altera в независимую компанию эти опасения частично сняты.

Источники

• Altera Corporation. "Altera History." Altera.com, 2024.
• Intel Corporation. "Intel Completes Acquisition of Altera." Intel Newsroom, 2015.
• Silver Lake Partners. "Silver Lake Partners Announces Acquisition of Altera." Silver Lake Press Release, 2024.
• "Programmable Logic Devices: Market Analysis." Semiconductor Industry Association, 2023.
• "Altera vs Xilinx: A Comparative Study." IEEE Spectrum, 2022.