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、配置器件的內部連接結構和邏輯單元，完成既定的設計功能。通信、軍工、消費電子、汽車、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)是FPGA的主要應用領域。據(jù)有關機構的數(shù)據(jù)，雖然2013年至2018年增速曾經放緩，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)網等數(shù)字化技術的更多應用，2025年FPGA的市場規(guī)模預計將突破125億美元。

大數(shù)據(jù)分析、人工智能、深度學習、實時視頻處理等熱門技術紛紛走向云端，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領先供應商萊迪思半導體近日在上海研發(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技術平臺萊迪思Nexus以及基于該平臺的系列產品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、低功耗的產品專注于消費電子領域，幫助消費類產品創(chuàng)新。但是由于消費類產品迭代速度非常快，很多技術無法復用，萊迪思需要根據(jù)市場變化不斷調整產品，而新發(fā)布的Lattice Nexus技術平臺是一個全新的理念，這個平臺可以抵抗之前的缺陷，最大程度地復用萊迪思的創(chuàng)新技術，降低開發(fā)成本，加速系列產品的更迭”萊迪思半導體亞太區(qū)產品市場總監(jiān)陳英仁說。

萊迪思半導體亞太區(qū)產品市場總監(jiān)陳英仁

新平臺，大作用

全新低功耗FPGA技術平臺--萊迪思 Nexus是基于三星的28 nm耗盡型絕緣層上硅（FD-SOI）工藝技術開發(fā)的，可以為各類應用的開發(fā)人員帶來低功耗、高性能的開發(fā)優(yōu)勢，如物聯(lián)網的AI應用、視頻、硬件安全、嵌入式視覺、5G基礎設施和工業(yè)/汽車自動化等。不管是解決方案、架構還是電路設計層面， 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定或者高性能的設定，即IC可以根據(jù)設計工具設定為是要低功耗還是要高性能。如果設定為低功耗，就可以解決很多用電池的應用。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類產品可能不在乎穩(wěn)定性，出了問題可以重新開機，但很多應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的應用更是至關重要。

FD-SOI與bulk CMOS工藝相比，這項技術的漏電降低了50％。

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

新產品 助力嵌入式視覺和AI應用

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技術平臺的Crosslink系列的全新產品—Crosslink-NX。

CrossLink-NX為開發(fā)人員提供了構建通信、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趨勢正推動市場對支持機器學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)處理工作從云端轉移到網絡邊緣。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絡邊緣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應用的絕佳硬件平臺。這種并行架構大大地加快了數(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。由于網絡邊緣的設備具有嚴格的尺寸和功耗限制，這類系統(tǒng)的設計就會變得更為復雜。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、聚合和拆分應用，節(jié)省了大量的開發(fā)時間和資源?！?/p>

CrossLink-NX系列FPGA的設計采用了全新的萊迪思Nexus技術平臺，結合了28 nm FD-SOI制造工藝與Lattice的全新FPGA架構，針對小尺寸、低功耗應用進行了優(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先，還擁有強大的設計軟件、IP和應用參考設計的支持，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)有的網絡邊緣設計中。

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鍵應用而言，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用

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

高內存與邏輯比——為了在網絡邊緣設備上高效地支持AI推理，CrossLink-NX平均每個邏輯單元有170 bit存儲空間，擁有同類產品中最高的存儲與邏輯比，性能是上一代產品的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等接口在內的IP核庫，以及常用的嵌入式視覺應用演示，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。