存储器灵活性是FPGA设计的关键

2021-09-26 18:06:28 来源: Bob O’Donnell

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虽然科技界大多关注最新的前沿技术进展，但事实上，很大一部分半导体设备还在使用好几年前的组件。例如，汽车行业最近面临的一些挑战主要集中在制造工艺相对落后的芯片上。

采用FPGA的嵌入式设备领域比汽车行业更加广泛和深入，因此对这些设备而言，能够利用各种不同类型的组件尤为重要。在某些情况下，采用FPGA的设备会使用一些最新技术，但另一方面，它们可能使用的是20年前的芯片。

对嵌入式设备的设计人员来说，存储器技术的选择是特别重要的一个方面。许多现代FPGA都设计了一定容量的SRAM（静态随机存取存储器），方便某些算法或其他嵌入式软件在FPGA内运行。但在许多应用中，工程师需要将它们与各种类型的外部DRAM（动态RAM）连接，从而实现特定设备或应用所需的功能。例如，在基于图像传感器的设备中，对高分辨率视频信号进行实时AI处理，以执行诸如识别不同动作类型的任务，就需要使用DRAM来实现输入信号的帧缓冲。

外部存储器的问题在于，存储器类型太多，性能特征、容量、功耗等千差万别。因此，能够连接尽可能多的不同类型的存储器至关重要。当前最常使用的一种是LPDDR4（第四代低功耗双倍数据速率存储器），它为设计人员提供了各种不同容量/密度、速度和功率规格，便于匹配他们开发的特定应用。由于其低功耗特性，它特别适用于移动设备和其他电池供电的设备，也可用于开发工业/汽车中的低功耗设备，以及散热管理颇具挑战性的应用。

尽管LPDDR4的规范最初发布于2014年（LPDDR5规范于2019年推出），但由于其灵活性和较低的成本，它仍然广受设备设计人员的欢迎。鉴于其最佳的功耗、成本和电源寿命，LPDDR4如今是工业和嵌入式系统中最受欢迎的DRAM。此外，与较早发布但仍普遍使用的LPDDR2和LPDDR3类型的存储器相比，LPDDR4提供了功耗和性能方面的重大改进。因此，像美光（Micron）这样的内存公司提供了大量不同类型的LPDDR4器件，以满足市场的不同需求。

作为小型FPGA市场现代化战略的一部分，莱迪思最近推出了CertusPro™-NX 系列产品，这是目前同类产品中唯一支持LPDDR4的FPGA系列。因此，工程师现在不仅能够利用速度更快的器件，还能兼顾低功耗和低频率，这对嵌入式设备至关重要。这种组合令人振奋之处在于，它能够为更广泛的设备提供强大的功能，例如机器视觉和其他基于智能摄像头的应用。尤其是现在可以将AI功能引入更小、更便宜和更低功耗的设备，从而扩展这种强大新技术的应用范围。

从美光这样的内存制造商角度来看，在更多主机或处理器件（如CertusPro-NX FPGA）中更广泛地支持 LPDDR4，意味着该公司将拥有更多的客户，可以向他们销售其内存产品。对于设备设计人员来说，新增LPDDR4支持意味着他们可以从这些成熟的主流内存技术的广泛长久应用中受益，因为这些器件制造生命周期很长，能获得长期稳定的供应。

最后，我们需要认识到嵌入式设备的世界持续以惊人的速度增长和多样化发展。因此，当组件选择的范围和互连方式不断扩大发展时，对所有相关方都是真正的多赢。LPDDR4存储器与FPGA的组合显然可以实现广阔的应用，可以专门针对各种不同的环境开发应用。对于希望提高灵活性的设备设计人员而言，这无疑是一个激动人心的新时代。

作者简介：

Bob O’Donnell是市场研究公司TECHnalysis Research的总裁兼首席分析师，该公司为技术行业和专业金融领域提供战略咨询和市场研究服务。

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