[原创] 深耕“小产品”市场，莱迪思怎样理解FPGA？
2019-12-11
14:00:28
来源: 半导体行业观察
作为一种可编程逻辑器件，FPGA在短短二十多年中从电子设计的外围器件逐渐演变为数字系统的核心。2018年全球FPGA市场约为60亿美金左右，市场研究机构MRFR预计随着AI+5G的应用展开，市场容量有望在2025年达到125亿美金左右的规模，年复合增长率10.22％。
伴随半导体工艺技术的进步，FPGA器件的设计技术取得了飞跃发展及突破。FPGA也拓展到了更广泛的应用场景中。传统的FPGA市场主要分布在通讯、军工和芯片原型验证等小规模领域中，因此市场容量相对较小，但开发是使用难度却不低，因此一直处在一个水声不大的环境中，主要份额被Xilinx和Altera占据。因此很多厂商选择从其他市场突围，Lattice（莱迪思半导体，以下简称“莱迪思”）就是其中的一家。
“近年来，莱迪思比较注重消费领域。主要帮助消费类产品进行创新，主打小型低功耗产品，但消费类产品迭代非常快，因此之前莱迪思的产品策略主要根据不同的市场需求进行生产。” 莱迪思半导体亚太区产品市场总监陈英仁先生这样说道。
消费类固然是可拓展的领域，但也正如陈英仁先生所说，产品迭代非常快，意味着很难复用一些技术。为了应对这种情况，莱迪思推出了基于三星FD-SOI工艺的28nm Nexus全新技术平台。陈英仁先生先生表示，在这个工艺下，会有陆续不同版本的产品出现。可以最大程度去复用自身设计，降低开发成本，而且加速产品迭代。
选择研发这样一个平台本身有其优势，陈英仁先生介绍道。其实莱迪思并不只是专注于消费电子，在一些小型产品也有很高的市场占有率，当然，嵌入式视觉也是重点关注领域。
陈英仁先生表示，随着云端数据中心的普及、加上通讯5G的成长，智能视觉以及边缘处理领域逐渐火热起来。因为想要数据中心提升的话，IoT、边缘也要相对提升，所以目前很多应用都在机器视觉、边缘处理领域。边缘端处理在智能家具、智能工厂，甚至在车用领域运用非常广泛。尤其是工厂跟车用领域，稳定性、安全性、可靠性是非常重要的。
在这一过程中，莱迪思看见了不同产品所对应的不同需求，比如边缘端需要低功耗、高带宽、高性能的产品。工厂需要高稳定性，小尺寸的产品。显而易见，“高性能”与“低功耗”通常来讲是背道而驰的。
这时候，FD-SOI技术就能起到很大的作用。FD-SOI可以做电压的控制，在电压控制下，就能控制反馈偏压（Back Bias），这样就可以有低功耗的设定或者高性能的设定。这表示IC可以根据设计工具进行设定：是要低功耗或者高性能。陈英仁先生指出，如果设定为低功耗，就可以解决很多使用电池的应用。为追求便利性，不光是消费类产品，工厂端也会采用电池处理，因此莱迪思能够满足需要低功耗的应用场景，不仅如此，还能降低成本。当功耗占用比较少时，运营成本可以非常低。可是更重要的是功耗也代表着发热，很多厂商选择加风扇，这样不仅增加成本，风扇也有损坏的可能。因此当去掉风扇的时候，产品的稳定性和系统设计的成本都会降下来。
FD-SOI技术在性能也有优化。首先，增加了很多记忆体，非常适合嵌入式视觉的处理、AI的推理，或者是一些软核的处理。另外可以加速I/O或者说是整体上FPGA的启动。另外为了应对对带宽的需求，还增加了I/O的数据。28nm FD-SOI的另一个优势是稳定性，抛开消费类产品不说，很多牵涉到生命、安全的应用场景要确保整个系统的稳定性。很多外界因素会导致软失效（SEU），28nm FD-SOI工艺有一个非常薄的Buried Oxide，可以把失效降低100倍，也就是说它的可靠性增加了100倍。因此对于汽车、工业、通信、数据中心、甚至航空等领域都非常重要。
莱迪思还在持续做小尺寸优化，其追求的不仅是性能，更是方便使用性和在边缘的处理。当查找表比较宽时，LUT6同时间可以处理比较多的资料，速度性能会更好。但也会带来一些损耗，以及降低效率，芯片也会比较复杂大，莱迪思从低功耗入手，并不要求最高性能，就能达到最佳性价比。
总结而言， FD-SOI可以降低功耗，静态功耗最高可以比竞争对手降低75%，可靠性提高100倍，有28nm最小的封装，同时也有高性能针对边缘计算。基于28nm FD-SOI以及全新平台， 莱迪思推出了CrossLink系列最新产品-CrossLink-NX。
与前一代产品CrossLinkPlus相比， CrossLink-NX有37个I/O，比前代多了8个。CrossLink-NX最多有192个I/O ，CrossLinkPlus只有29个I/O，可以接更多的摄像头或者接更多的屏。D-PHY从1.5G提升到了2.5G，逻辑从7k提升到40k。之前CrossLink主要做一些桥接跟协处理、基本上是简单的处理，CrossLink-NX除了桥接之外还可以做更丰富的处理，包括视觉处理、AI推理，包括甚至软核的结合应用。
推出这款产品的主要原因是目前市场需求发生了一些变化。嵌入式视觉在不断发展，目前很多应用场景需要多摄像头或者屏。如360像机或者是定位、工厂机械化视觉、车用等。所以用FPGA可以很有效的去跟这些做连接。另外大家追求更高的画质和更快的分辨率，消费类产品目前分辨率已经到8k了。莱迪思产品并不用于8k，主要与车用、智能工厂、机器视觉相关。
同时，过去十年手机实现了最大成长。因此跟手机相关的零件都相对便宜，这带动很多其它领域的应用场景，都在想方设法使用手机上的零件降低成本，但也不能全用，因为可能还是要维护之前现有的组件和规范，所以会选择进行搭配。在搭配的时候，这种相容性需要做一些桥接、甚至还要做一些处理。
最后就是AI。AI是一个蛮有趣的技术，AI带来的最大的不同之处是机器学习。以前需要工程师写规则，然后把算法做出来。现在通过机器学习就可以不用去定义规则，只要提供样本，提供给AI训练的工具、输入很多图象样本或者是数据样本、声音样本，标记好以后它自己会去分析、去抓这些特征点。
谈到这些其实正是说明，目前的需求主要是：低功耗、小尺寸、高性能、可靠性好、易于使用。CrossLink-NX在顺应市场需求的同时，自身也非常优秀，与竞争对手相比，功耗降低75%，尺寸最高可以减少90%，同时还可以瞬间启动，尤其在SoC上，它的MIPI D-PHY可以支持到2.5G。因此在做预处理，或者是做一些桥接的时候，更容易配合。软失效率降低了100倍，在车用、工厂端的适用性也会更广。
从市场的需求出发，不断打磨产品，莱迪思正在不断展示自身对于FPGA的理解。
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