再掀FPGA浪潮，Lattice多款新品重磅发布

近年来，随着技术的不断演进，FPGA（现场可编程门阵列）已逐渐从传统的通信、工业和消费电子领域，拓展到汽车、医疗、新能源等新兴行业，成为许多企业实现产品差异化、提高系统性能的关键技术。FPGA的独特优势不仅仅体现在硬件层面，更在于它的灵活性、低功耗和易于适配的特性，使其成为众多创新应用的首选平台。
 
2024年12月10日和11日，Lattice Semiconductor（莱迪思）的FPGA开发者大会在美国硅谷隆重举行。本届开发者大会参会人数达到了6000人，较去年大幅增长。自2018年之后，Lattice客户和合作伙伴数量的增长速度已经接近6倍。本次大会上，莱迪思展示了近75个demo，涵盖了FPGA在多个行业中的应用，这些demo不仅展示了莱迪思产品在传统通信、工业和消费电子领域的应用，还涵盖了汽车、医疗、新能源等新兴行业，进一步印证了莱迪思FPGA在多元化应用中的优势。
 
硬件软件齐发力，Lattice抢占市场先机
 
基于市场需求与技术演进，莱迪思将其产品线划分为两个主要赛道：小型FPGA赛道和中型FPGA赛道。在此次大会中，莱迪思也围绕这两个赛道分别发布了多款新硬件产品以及相对应的软件工具和解决方案。
 
 
 
（一）小型FPGA平台：
 
莱迪思是全球小型FPGA第一大供应商。首先，莱迪思发布了一款Nexus 2小规模FPGA平台——CERTUS-N2通用小尺寸FPGA。作为Nexus平台的继任者，Nexus 2在性能、灵活性和应用场景方面都有显著提升。谢征帆表示，Nexus 2平台将为开发者提供更强大的处理能力和更低的功耗，满足快速发展的AI和边缘计算市场需求。
 
 
 
作为莱迪思推出的小型FPGA平台，Nexus系列产品一直以来以其低功耗、高性能和小尺寸的特点，成为多个垂直市场的理想选择。Nexus平台目前已经发布了8款不同产品，涵盖了从低密度（200K逻辑单元以下）到高密度（接近300K逻辑单元）的需求。
 
Nexus 2平台的发布，标志着莱迪思在小型FPGA领域的一次重要进步。相比于早期的Nexus平台，Nexus 2在多个核心性能指标上都有显著提升：
 
先进的互联技术：Nexus 2平台提供了更高速度的接口，包括高速MIPI D&C-PHY接口，传输速率从2.5Gbps提升至7.98Gbps，同时在SERDES高速互联方面支持16Gbps速率，兼容PCIe Gen4控制器。这些技术的突破使得Nexus 2能够满足更高带宽需求的边缘AI和视频应用。
 
功耗与性能的优化平衡：Nexus 2的设计目标是确保在低功耗的前提下，不牺牲性能。通过架构优化，Nexus 2的可编程速度提升至350 MHz，内部DSP性能和Int8运算效率也得到显著增强，满足AI应用对计算能力的高要求。
 
提升的安全性能：随着后量子计算的到来，网络安全问题日益受到重视。Nexus 2在安全性方面进行了创新，支持新一代安全算法，确保数据在传输过程中的完整性和安全性，特别是针对后量子时代的挑战，Nexus 2已做了充分准备。
 
Nexus 2系列产品将主要包括三大系列：Certus系列（通用型FPGA）、CrossLink系列（面向视频互联应用）、以及Mach系列（专注控制与安全）。其中，Certus-N2作为首个发布的系列产品，凭借其在系统扩展性和安全桥接方面的优势，满足了大量潜在客户的需求。
 
（二）中型FPGA平台：
 
Avant系列是莱迪思的中型FPGA平台，它特别适用于那些对带宽和功耗有较高要求的应用。此次大会，莱迪思推出了两款面向中端市场的新产品Avant 30和Avant 50，分别对应300K和500K逻辑单元的FPGA。这些新产品进一步扩展了中端FPGA器件容量选择，进一步丰富了莱迪思的产品线，为各类应用提供了更多选择。
 
截至目前，Avant系列已经发布了3款产品，分别是专为网络边缘优化低功耗FPGA Avant-E系列、领先的通用FPGA Avant-G系列、先进的互连FPGA Avant-X系列，容量覆盖从300K到700K逻辑单元。
 
Avant系列自发布以来，已经获得了广泛的市场认可。通过优化功耗、提升带宽和缩小封装尺寸，Avant系列特别适合在边缘AI、工业自动化、汽车电子等领域应用。具体来说，Avant平台在以下几个方面表现尤为突出：
 
情景智能与AI应用：Avant平台能够有效处理来自多种传感器（如摄像头、温度传感器、陀螺仪等）的数据，进行接口转换、数据结构化，并提供强大的AI推理能力，帮助客户实现如对象识别、头部跟踪等功能，广泛应用于工业、汽车和智能家居等领域。
 
高效的互联与数据处理能力：Avant产品不仅支持高速数据互联，还能够满足AI应用中对实时数据处理的需求，尤其是在AI推理的加速和低延迟响应方面表现出色。
 
市场反馈与客户应用：目前，Avant平台已经在欧美及国内市场得到了广泛的应用，并且有多个客户成功地将其集成到产品中。客户的核心需求主要集中在低功耗、高性能和小尺寸三个方面，Avant恰好满足了这些需求。
 
据谢征帆的介绍，Avant平台的优势在于，相较于竞争对手，其在功耗、带宽和芯片封装尺寸上具有显著优势，例如，功耗降低了2.5倍，带宽提升了2倍，芯片封装尺寸缩小了6倍，使其成为AI和高效互联应用的优选平台。
 
（三）软件与解决方案：全方位支持FPGA应用
 
在硬件的基础上，莱迪思还为客户提供了完善的软件支持和应用解决方案。通过Lattice Radiant（FPGA设计套件）和Lattice Propel（嵌入式系统开发工具）两款最新发布的新工具，开发者能够更加高效地进行FPGA应用开发。尤其是Lattice Propel，其基于RISC-V架构的嵌入式系统开发平台，经过不断的迭代更新，不仅提升了工具的易用性，还增加了对新产品系列的支持，进一步降低了开发门槛。
 
此外，莱迪思还为不同行业提供了专门的应用解决方案，包括专为工厂自动化设计的解决方案的Lattice Automate、面向先进汽车电子的自适应设计的Lattice Drive、优化嵌入式视觉应用的方案的Lattice mVision、侧重于边缘AI和传感器接口的智能应用Lattice sensAI，这些方案的发布，不仅展示了莱迪思在技术上的领先地位，也表明其在推动各行业数字化转型方面的坚定承诺。
 
通过Nexus 2和Avant平台新产品的发布，莱迪思再次证明了其在低功耗、高性能、可编程FPGA市场的领导地位。与此同时，莱迪思也将带着所有这些软硬件解决方案征途更广阔的FPGA市场。
 
FPGA市场需求旺盛，前景一片大好
 
根据IHS和莱迪思的市场预测，未来4到6年，FPGA市场将呈现高于整个半导体行业的增长速度。这一增长的主要驱动因素之一是边缘AI的兴起。
 
谢征帆指出，FPGA能够在当今快速发展变化的时代屹立不倒，很大的原因是其在系统中的可编程特性。这一特性使得FPGA能够在产品发布后，通过远程升级来添加新功能或修复已有的问题。这种灵活性为开发者提供了极大的便利，尤其是在快速迭代和满足市场需求的环境中。相比固定功能的ASIC（专用集成电路），FPGA通过可编程性大幅提升了产品的生命周期管理能力和适应性。
 
此外，FPGA的低功耗和小尺寸特点使其在对空间和能效有严格要求的应用中表现出色。例如，在许多传感器和边缘设备中，FPGA的部署不仅能有效提升系统的集成度，还能适配各种不同的I/O接口需求，进行高效的接口转换，优化系统性能。
 
随着人工智能（AI）应用的不断深入，尤其是在边缘计算场景中，如何将FPGA芯片最优地适配到边缘设备，以加速AI推理和数据处理，成为关键挑战。在这方面，莱迪思的FPGA产品能够通过强大的计算能力和低功耗优势，满足边缘设备在智能推理、实时决策和数据传输等方面的需求。同时，随着网络安全问题的日益严峻，莱迪思的FPGA芯片在安全性方面也作出了相应的技术调整，尤其是在后量子计算等新算法的支持上，为未来的加密技术和网络防护提供了坚实的基础。
 
传感器数据的采集和处理，是许多新兴技术应用的核心。FPGA在这一领域的优势体现在其能够高效地进行不同传感器接口之间的转换，优化数据带宽和传输效率。例如，在自动驾驶和智能制造中，FPGA能够在实时数据采集和处理过程中，提供灵活的接口适配和强大的数据带宽支持，为系统稳定运行提供保障。
 
随着数据量的不断增加，FPGA产品在数据传输安全性、带宽性能等方面的需求也愈发迫切。为此，莱迪思不断推动FPGA芯片在这些关键领域的创新，不仅提升了带宽和处理能力，也保证了数据传输的安全性和抗干扰能力。
 
除了传统的工业应用，FPGA在新兴领域中的应用也逐步扩展，尤其是在机器人技术和AI驱动的智能化产品中。以机器人为例，传统的马达控制以及运动路径规划已经可以通过FPGA的高性能计算得到优化。而在AI相关的应用中，FPGA同样发挥了重要作用。例如，通过集成AI算法，FPGA能够实现机器视觉、语音识别等功能，使得机器人能够自主感知环境、做出智能决策。
 
“从长期来看，目前潜力最大的是汽车市场，这也是客户数量增长较多的一个行业。”谢征帆指出。莱迪思在新能源汽车领域，特别是在智能驾舱方面，已经提出了许多新的解决方案，包括驾驶员监视系统（DMS）、传统仪表盘、OSD以及抬头显示等多个方面。谢征帆也坦言，从汽车市场来看，确实需要较长的时间进行导入。虽然汽车行业的整体测试和原型机开发速度较快，但从装机到路测，再到真正导入量产并爬坡的过程，确实需要较长的阶段。对于我们公司而言，我们有足够的耐心，愿意与合作伙伴一起在这一领域深耕。当前，我们已与国内大部分汽车Tier-1厂商建立了紧密的合作关系，且对未来市场充满信心。我们将持续扩大客户基础，并积极跟踪他们的新需求。过去我们每年大约能推出2到3种新的汽车解决方案，而在2024年，针对汽车应用领域，我们计划推出5到6款不同的应用方案。
 
在这样的市场需求下，莱迪思的FPGA产品具有以下几个显著优势，成为客户选择的重要原因：
 
l 小尺寸：为各种空间有限的应用提供解决方案，尤其适合边缘设备和嵌入式系统。
l 低功耗：对于电池供电设备，低功耗是FPGA的关键优势之一，有效延长设备使用寿命并降低能耗。
l 强安全性：随着数据安全需求的增加，莱迪思在FPGA设计中集成了先进的加密技术，确保客户数据的安全性。
l 易用性：通过简化的开发流程和强大的开发工具，莱迪思的FPGA在用户体验上得到了极大的优化，降低了开发难度，加快了产品上市时间。
 
对于许多企业而言，产品的长期供货稳定性至关重要。为了应对行业客户在长期项目中的需求，莱迪思的FPGA产品承诺提供较长的产品生产生命周期。无论是初期的设计验证阶段，还是产品进入量产后，客户都可以得到稳定的供货保障，从而避免因供应链中断或芯片断货带来的额外成本和风险。这一承诺，使得莱迪思的FPGA产品在全球超过1万家客户的项目中得到了广泛应用，并且通过超过3.5万个部署许可，建立了深厚的客户基础。
 
结语
 
无论是在传统行业的数字化转型，还是在新兴领域的技术突破，FPGA凭借灵活性、低功耗和高安全性等独特优势使其成为未来智能化世界中的关键组成部分。而通过不断创新和技术迭代，莱迪思不仅在FPGA市场中占据领先地位，还为客户的智能化转型提供了强大的支持。