FPGA如何稱霸工業和汽車視覺市場？
在芯片領域，FPGA素有“萬能芯片”之稱，也正因為其高度靈活、可擴展的特點，使其可以以較低成本實現算法的迭代，較好地實現新場景的原型驗證功能。尤其是隨著當前邊緣計算、汽車電子、數據中心、人工智能等技術的興起，FPGA芯片成為驗證這些新場景的優先選擇。根據Frost&Sullivan數據，全球FPGA市場從2016年的約43.4億美元增長至2020年約60.8億美元，年均復合增長率約為8.8%。
這也為萊迪斯這樣的專業FPGA廠商提供了機會，根據萊迪思2021財年第一季度財報顯示，該公司凈利潤為1881.30萬美元，同比增長130.35%；營業收入為1.16億美元，同比上漲18.91%。從具體業務板塊來看，通信和計算、工業和汽車、消費電子的營收占比分別為43%、43%和10%，工業和汽車近年來占比不斷提升。
為了進一步抓住汽車和工業這兩大持續高增長的市場機遇，萊迪斯正加速擴充產品陣營。近日，Lattice正式對外發布了基于28nm FD-SOI工藝的新款 FPGA CertusPro-NX產品，萊迪思半導體現場技術支持總監蒲小雙表示：“在過去一年多的時間里，基于FD-SOI平臺推出了很多不同的產品。其中，包括在嵌入式視頻方面應用比較多的CrossLink-NX、重新定義的Certus-NX、去年Q4問世的基于安全的FPGA Mach-NX、以及這次介紹的CertusPro-NX、最后在明年還會推出基于FD-SOI平臺的兩款新品。”
Lattice CertusPro-NX增強型通用FPGA，在功耗設計、系統的帶寬、以及邊緣處理、可靠性、封裝的多樣性各個方面都得到了進一步提升。從FPGA初步的結構來看，據編者了解，這款產品功耗優秀的特點就是基于FD-SOI的工藝，最大可以實現從50K到100K的邏輯單元。在高速接口上，增加了8個SERDES接口，每個SERDES接口速率高達10Gpbs。同時，萊迪斯也加入了很多Hard PCS協議處理，由于這些新增加的特點，使得它不僅可以處理10GE以太網，也可以支持第一代、第二代到第三代PCIe及很多諸如DP/eDP的視頻接口。
蒲小雙告訴記者：“我們的Camera Sensor里面，除了支持以往的MIPI以外，也支持新的SLVS-EC標準，這個標準主要是針對索尼Sensor。同時，還支持新的視頻協議——CoaXPress。除了這些新增加的協議以外，我們還優化了它的邊緣處理能力，這里面除了傳統的DSP Block以外，也增加了我們稱之為大型RAM的Memory。這個最大的Memory 在100K的時候可以做到7.3個Mb。這是一款業內小于100K查找表里面，第一個支持LPDDR4的產品，同時也可以支持DDR3的接口，速率可以達到1.06Gbps。根據不同的情況，我們還做了最小的封裝，這個封裝可以做到9X9mm。”
從功率設計的效率看，與競爭對手比較，大A7以及Cyclone V GT的查找表在100K左右。而且，蒲小雙指出：“SERDES在跑5Gbps的時候，我們產品整個芯片的總功耗只有它的1/4。當器件支持10Gbps的時候，同樣可以看到我們的產品功耗效率。這些都是FD-SOI工藝帶來的好處。而從帶寬的角度而言，由于增加了很多可編程的SERDES，每條通道已可以做到10.3Gbps水平。從SERDES的帶寬來看，我們的產品也是快速增加的。優化的邊緣運算上，在芯片內部除了傳統的EBR外，還增加了大型LRAM，這是在做嵌入系統以及邊緣式AI時所必須的。同時，它也是第一款在低密度下支持LPDDR4的外部Memory接口。由于功耗的節約，CertusPro-NX支持的結溫范圍為-40到125度，這是很大的優點。另外，它的軟錯誤率與Certus-NX一樣可靠，FIT數據也是競品的100倍。從器件的外封裝來看，我們100K的最小的封裝可以做到9×9mm，相對競品在77K、100K左右的時候，封裝都是比較大的，這是物理尺寸上很明顯的不同。”
那么，與前幾代相比，CertusPro-NX的究竟有多大提升？蒲小雙告訴記者：“前幾代里面，我們比較有優勢的地方是支持mipi的接口，還有支持PCIe采用一個通道的接口。現在的產品在協議上面沒有更多的展開，它除了支持mipi以外，還支持比較流行的DP和eEDP，在PCIe的情況下，它從一個通道，Gen2的標準現在可以支持到x1、x2、x4或者x8，PCIe可以說一代、二代和三代，所謂三代就是SERDES可以跑到8.1G。”
這也使得這款產品在工業和汽車領域，都有很大的應用優勢。蒲小雙表示：“要是做機器學習，我對視頻的接口會選擇。如果說我是對控制方面，我可能對PCIe上面有所選擇。工業上的應用它的范圍還是比較廣的，參數還要根據你的具體應用來選擇。”
相比工業市場，雖然這款全新FPGA產品暫無在汽車領域的應用案例，但蒲小雙認為：“Certus或者是CrossLink FD-SOI這樣的產品在汽車上，有一個典型的應用，在做屏的擴展上，AP不能支持很多屏的時候，特別是現在車載的屏，有很多異形的屏，我們這個芯片支持MIPI DSI，這里面可以做很多圖像處理，我們叫圖像縮放，支持不同的分辨率，不同的尺寸，彌補了在SoC帶來的缺點。”隨著后續新產品CertusPro-NX的“上車”，也必將為Lattice在汽車和工業領域創造出更多的市場機遇。
