可編程 “萬能芯片”FPGA，自80年代中期發(fā)明以來迅速發(fā)展。FPGA可以通過軟件手段更改、配置器件的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)和邏輯單元，完成既定的設(shè)計功能。通信、軍工、消費電子、汽車、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)是FPGA的主要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)有關(guān)機構(gòu)的數(shù)據(jù)，雖然2013年至2018年增速曾經(jīng)放緩，市場規(guī)模從45.63億美元緩增至63.35億美元，但隨著近來5G、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化技術(shù)的更多應(yīng)用，2025年FPGA的市場規(guī)模預(yù)計將突破125億美元。

大數(shù)據(jù)分析、人工智能、深度學(xué)習、實時視頻處理等熱門技術(shù)紛紛走向云端，而面對云端強大的工作負載，CPU對高速處理、復(fù)雜計算的需求已顯乏力，于是各大FPGA廠商在云端展開競爭，以應(yīng)對快速變化的計算環(huán)境。

然而，面對各FPGA廠商的激烈廝殺，低功耗FPGA領(lǐng)先供應(yīng)商萊迪思半導(dǎo)體近日在上海研發(fā)中心舉行的新品發(fā)布會上，另辟蹊徑，推出業(yè)界首款28nm基于FD-SOI的全新低功耗FPGA技術(shù)平臺萊迪思Nexus以及基于該平臺的系列產(chǎn)品Crosslink-NX，成功走出一條差異化之路。“作為第三大FPGA廠商，一直以來萊迪思巧妙躲避激烈的競爭，以小尺寸、低功耗的產(chǎn)品專注于消費電子領(lǐng)域，幫助消費類產(chǎn)品創(chuàng)新。但是由于消費類產(chǎn)品迭代速度非?？?，很多技術(shù)無法復(fù)用，萊迪思需要根據(jù)市場變化不斷調(diào)整產(chǎn)品，而新發(fā)布的Lattice Nexus技術(shù)平臺是一個全新的理念，這個平臺可以抵抗之前的缺陷，最大程度地復(fù)用萊迪思的創(chuàng)新技術(shù)，降低開發(fā)成本，加速系列產(chǎn)品的更迭”萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)產(chǎn)品市場總監(jiān)陳英仁說。

萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)產(chǎn)品市場總監(jiān)陳英仁

新平臺，大作用

全新低功耗FPGA技術(shù)平臺--萊迪思 Nexus是基于三星的28 nm耗盡型絕緣層上硅（FD-SOI）工藝技術(shù)開發(fā)的，可以為各類應(yīng)用的開發(fā)人員帶來低功耗、高性能的開發(fā)優(yōu)勢，如物聯(lián)網(wǎng)的AI應(yīng)用、視頻、硬件安全、嵌入式視覺、5G基礎(chǔ)設(shè)施和工業(yè)/汽車自動化等。不管是解決方案、架構(gòu)還是電路設(shè)計層面， 萊迪思Nexus具有降低75%功耗以及100倍的可靠性提高的優(yōu)勢，另外，Nexus還具有高性能助力AI處理、小10倍尺寸的特性。

對于為什么FD-SOI能給萊迪思Nexus帶來如此大的特性優(yōu)勢，陳英仁解釋道，在很多應(yīng)用場景中，“高性能”與“低功耗”通常來講是背道而馳的，而28nm FD-SOI的工藝可以在底下來做電壓控制，它可以控制反饋偏壓（Back Bias），這樣就可以有低功耗的設(shè)定或者高性能的設(shè)定，即IC可以根據(jù)設(shè)計工具設(shè)定為是要低功耗還是要高性能。如果設(shè)定為低功耗，就可以解決很多用電池的應(yīng)用。為了追求便利性的，不僅是消費類，工廠端也會使用機器人、用電池來處理。所以萊迪思首先要解決一些需要低功耗的應(yīng)用場景，減低功耗的同時也降低了成本。

此外FD-SOI 在性能上也有優(yōu)化。首先增加了很多記憶體，它非常適合嵌入式視覺的處理、AI推理，或者是一些軟核的處理。另外還可以加速I/O啟動，或者是說整體上FPGA啟動，同時I/O的數(shù)據(jù)也增加了。

28nm FD-SOI另一個優(yōu)勢是穩(wěn)定性?！按蟛糠窒M類產(chǎn)品可能不在乎穩(wěn)定性，出了問題可以重新開機，但很多應(yīng)用場景不能重新開機，需要確保整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，否則很有可能危及生命”陳英仁說道。

28nm FD-SOI工藝里有一個非常薄的Buried Oxide，可以把失效降低100倍，也就意味著可靠性增加了100倍，這對于汽車、工業(yè)、通信、數(shù)據(jù)中心、甚至航空都是非常重要的，尤其是航空、自動駕駛這些與人的生命息息相關(guān)的應(yīng)用更是至關(guān)重要。

FD-SOI與bulk CMOS工藝相比，這項技術(shù)的漏電降低了50％。

萊迪思Nexus技術(shù)平臺還增強了FPGA的并行處理和可重新編程能力，并且擁有網(wǎng)絡(luò)邊緣AI推理和傳感器管理等當今技術(shù)趨勢要求的低功耗高性能特性。還能加快萊迪思今后發(fā)布新產(chǎn)品的速度。此外，萊迪思Nexus技術(shù)平臺還針對快速增長的應(yīng)用提供易于使用的解決方案集合，即使客戶不擅長FPGA設(shè)計，也能幫助他們更快地開發(fā)其系統(tǒng)。

新產(chǎn)品 助力嵌入式視覺和AI應(yīng)用

其實除了專注于消費電子，萊迪思在小尺寸低功耗FPGA方面也有著非常高的市場占有率，同時嵌入式視覺同樣一直是關(guān)注的重點?！爱斊渌麅杉褾PGA廠商沖上云端，專注數(shù)據(jù)中心做非常大顆的FPGA時，萊迪思會在中小尺寸FPGA上發(fā)力”陳英仁說。

因此發(fā)布會上，亮相了首款基于萊迪思Nexus FPGA技術(shù)平臺的Crosslink系列的全新產(chǎn)品—Crosslink-NX。

CrossLink-NX為開發(fā)人員提供了構(gòu)建通信、計算、工業(yè)、汽車和消費電子系統(tǒng)的創(chuàng)新嵌入式視覺和AI解決方案時所需的低功耗、小尺寸、可靠性和高性能特性。

5G互連、云端分析、工廠自動化和智能家居等技術(shù)趨勢正推動市場對支持機器學(xué)習的嵌入式視覺解決方案的需求。然而，由于基于云端的機器學(xué)習會帶來數(shù)據(jù)延遲、成本和隱私問題，開發(fā)人員需要將更多數(shù)據(jù)處理工作從云端轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)邊緣。但是，這要求OEM廠商使用擁有高性能數(shù)據(jù)處理、以低功耗運行且尺寸較小的網(wǎng)絡(luò)邊緣AI/ML推理解決方案。

由于FPGA具有并行處理能力，因此是嵌入式視覺和AI應(yīng)用的絕佳硬件平臺。這種并行架構(gòu)大大地加快了數(shù)據(jù)推理等特定處理工作的效率。

嵌入式視覺系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜。如今的很多系統(tǒng)都使用多個圖像傳感器、顯示屏和攝像頭。由于網(wǎng)絡(luò)邊緣的設(shè)備具有嚴格的尺寸和功耗限制，這類系統(tǒng)的設(shè)計就會變得更為復(fù)雜。CrossLink-NX FPGA功耗極低、尺寸小、擁有高性能的接口以及強大的軟件和IP庫，僅單顆器件即可快速、輕松地為工業(yè)和汽車客戶開發(fā)各類視頻信號橋接、聚合和拆分應(yīng)用，節(jié)省了大量的開發(fā)時間和資源。”

CrossLink-NX系列FPGA的設(shè)計采用了全新的萊迪思Nexus技術(shù)平臺，結(jié)合了28 nm FD-SOI制造工藝與Lattice的全新FPGA架構(gòu)，針對小尺寸、低功耗應(yīng)用進行了優(yōu)化。

與同類FPGA相比，CrossLink-NX不僅在功耗、尺寸、可靠性和性能方面領(lǐng)先，還擁有強大的設(shè)計軟件、IP和應(yīng)用參考設(shè)計的支持，這讓開發(fā)人員可以輕松快速地將CrossLink-NX FPGA集成到全新或現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)計中。

與之前的CrosslinkPlus先比，陳英仁介紹到，CrossLink有37個I/O、CrossLinkPlus有29個I/O，CrossLink-NX最多有192個I/O，也就是說可以接更多的攝像頭或者接更多的屏。D-PHY也從1.5G提升到了2.5G，邏輯單元從7k提升到40k。之前CrossLink是做一些橋接和協(xié)處理，基本上是簡單的處理，而CrossLink-NX除了橋接之外還可以做更豐富的處理。

CrossLink-NX的主要特性包括：

低功耗——CrossLink-NX基于萊迪思Nexus FPGA技術(shù)平臺，與同類FPGA相比，功耗降低75％

可靠性高——CrossLink-NX的軟錯誤率（SER）比同類FPGA低100多倍，對于要求運行時絕對安全可靠的關(guān)鍵應(yīng)用而言，是絕佳的解決方案選項。首款CrossLink-NX器件針對戶外、工業(yè)和汽車等應(yīng)用的運行環(huán)境進行了優(yōu)化

性能——CrossLink-NX的下列三個特性使其性能大幅提升

支持高速I/O——CrossLink-NX FPGA支持各種高速I/O（包括MIPI、PCIe和DDR3存儲器），非常適合嵌入式視覺應(yīng)用

瞬時啟動——某些應(yīng)用不允許系統(tǒng)啟動時間過長，例如工業(yè)馬達控制。為了滿足這類應(yīng)用需求，CrossLink-NX可以在3毫秒內(nèi)實現(xiàn)超快速的I/O配置，在不到15毫秒內(nèi)完成全部器件配置

高內(nèi)存與邏輯比——為了在網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備上高效地支持AI推理，CrossLink-NX平均每個邏輯單元有170 bit存儲空間，擁有同類產(chǎn)品中最高的存儲與邏輯比，性能是上一代產(chǎn)品的2倍

小尺寸——首款CrossLink-NX器件的尺寸僅為6 x 6 mm，比同類FPGA小十倍之多，能夠更好地支持客戶減小系統(tǒng)尺寸

軟件工具和IP——除了全新的Lattice Radiant 2.0設(shè)計軟件外，萊迪思還提供了包括MIPI D-PHY、PCIe、SGMII和OpenLDI等接口在內(nèi)的IP核庫，以及常用的嵌入式視覺應(yīng)用演示，例如4：1圖像傳感器聚合

據(jù)陳英仁透露，目前在嵌入式視覺市場，還沒有能與CrossLink-NX競爭的同類產(chǎn)品，CrossLink-NX計劃于2020年上市，目前并已向部分客戶提供器件樣品。