莱迪思：网络边缘计算带来不一样的FPGA

2017-11-20 14:56:46 来源: 半导体行业观察

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随着物联网智能化的提升和不断迭代，FPGA将发挥更多的作用。

未来万物皆互联的时代，技术层面要解决互操作性，满足相关标准协议，或某应用层面的协议，以及如何在大量数据的收集和处理的同时提升性能和降低功耗。

数据正在成为人类社会进步新的驱动力。有专家预测，未来5年中国大数据产业规模年均增长率将超过50%，到2020年中国的数据总量将占全球数据总量比例的20%，成为世界第一数据资源大国和全球数据中心。不过在垂涎于这个大数据盛宴的同时，我们也面临着一个“成长中的烦恼”：我们是否有足够的能力去处理和“消化”这些海量的数据？

虽然近年来数据中心的数量也在快速增加，但是面对数据处理任务指数级的增长，还是需要从更底层的核心硬件架构上寻求解决方案。因而，对于芯片的革新至关重要。

莱迪思半导体首席运营官Glen Hawk在2017年11月8日的媒体见面会上表示，“物联网就是网络边缘的处理。物联网，是莱迪思主要的关注点。经过过期30年的发展，lattice已经在云端积累的很多方案，能够帮助物联网发挥能力和性能。”

FPGA的新要求

在物联网的方案中，MCU扮演核“芯”角色。但随着应用的更新迭代，FPGA应用广泛，能满足性能、可扩展以及集成的要求。

与其它计算载体如CPU与GPU相比，FPGA具有高性能、低能耗以及可硬件编程的特点。虽然FPGA的频率一般比CPU低，但是可以用FPGA实现并行度很大的硬件计算器。比如一般CPU每次只能处理4到8个指令，在FPGA上使用数据并行的方法可以每次处理256个或者更多的指令，让FPGA可以处理比CPU多很多的数据量。

比如在视频监控中，FPGA可作为视频信息预处理后，再交付给MCU运算。或者在汽车智能应用中用于后视摄像头和传感器融合，进行多传感器数据的高速处理，再传给MCU进一步处理。针对把成本和功耗作为设计决策关键要素的应用，则可做芯片之间的桥接、I/O扩展等。此外，在某些应用场景中，FPGA亦可单独做主芯片。

物联网边缘设备需要低功耗、实时在线的传感器功能，而莱迪思的低功耗、高性能FPGA已经证明可以满足这些先进应用所需的连接和处理能力。为了满足移动设备对于实时在线传感器功能的需求，同时节省功耗，我们的设计需要尺寸和成本最小、功耗最低的FPGA器件。

“我们的低功耗、低成本、小尺寸 iCE40FPGA 能够让每个传感器使用独立接口进行低延迟数据采集和并行处理。我们的 FPGA 使得主机能够向微控制器提供时间戳等元数据以准确地处理实时的传感器事件。需要低延迟和并行处理功能的其他动态或流程分析相关应用也可受益于该解决方案。”

与其他厂商走不同的道路，其他厂商用于数据中心，大型的设备，数据流量方面的处理。莱迪思专注于消费电子，小型的设备。

“十几年前，对于可编程的需求很大，大数据的处理需要高性能、高功耗、大型的FPGA。但是现在，莱迪思开发用于移动终端的产品，认为消费电子用FPGA来实现将是一个全新的领域。”Glen Hawk先生表示，“我们想告诉消费者，FPGA一样可以用于消费电子设备。”

Glen Hawk说到：“我们自己觉得Lattice是在摸着石头过河，就好比探索外太空一样，到一个全新的领域去开发。”

网络边缘智能应用领域的市场机会

如何让方案在物联网做到控制、技术、互联呢？

在移动行业中，对大批量和高性能元器件的需求推动各类视频元器件纷纷进入市场，如处理器、显示屏和传感器，而它们也深受其他“移动相关”市场欢迎。这些市场需要能够与其他传统或现有显示屏和摄像头接口之间实现桥接解决方案的高性价比的器件。

莱迪思作为网络边缘互连和控制解决方案的领导者，一直致力于提供面向网络边缘智能应用的控制、互连和计算解决方案。

“我们希望，随着网络边缘计算应用领域的增长，莱迪思有望实现超过20亿美元的营收。”Glen Hawk先生表示。

为此，莱迪思不断优化在网络边缘计算的能力，将之作为今后成长的主要驱动力，以满足全新的市场需求。

“从近几年的营收来看，在互连、计算方面的营收越来越多，陆续收购两年公司，来提供更多有效的方案。”

从目前的发展来看，莱迪思能够提供适用于电路板管理的控制产品、适用于系统管理应用的控制产品、移动相关网络边缘互连应用以及网络边缘计算和机器学习相关产品。

Glen Hawk先生表示，莱迪思控制类的产品用于服务器主板，在2012年，莱迪思主要是单个马达的控制。到了2017年，莱迪思则发展到可以控制多个马达和传感器，用于智能工业机器人。

移动相关网络边缘互连应用方面，Glen Hawk先生主要强调了iCE系列FPGA的产品和用于ADAS、车载信息娱乐系统、监控摄像头、机器视觉、平板电脑的Crosslink FPGA的产品。

2016 年 5 月上市的 CrossLink 产品旨在解决来自越来越复杂、变化越来越快的视频市场的挑战。莱迪思为设计工程师提供实现低功耗和小尺寸桥接解决方案的全新途径，而且不会影响性能，为包括汽车、AR/VR 和无人机在内多个快速增长的市场提供最前沿的创新技术。

莱迪思近日宣布，Valve将采用莱迪思的低功率和低成本iCE40 FPGA来为SteamVR定位系统实施并行数据捕捉和处理。作为SteamVR定位平台的低功率和低延迟传感器中枢。

据了解，莱迪思的iCE40 FPGA能显著减少从传感器发送至印刷电路上的应用服务处理器(AP)/微处理器(MCUs)的信号，这反过来将能够减少电磁干扰发射和印刷电路拥堵，以及改善信号完整性。

莱迪思半导体为AR和VR应用提供了一系列的产品解决方案，包括映维网曾报道的WirelessHD模块(用于无线VR系统中的子帧延迟视频传输)，CrossLink FPGA(用于摄像头和摄像头的可编程桥接解决方案)，以及iCE40 FPGA(支持基于传感器的位置追踪系统的并发数据采集)等等。

网络边缘计算和机器学习

此外，Glen Hawk先生认为网络边缘计算和机器学习将会很有潜力，主要是基于两点原因：

1.网络边缘计算和机器学习主要需求的基本上是并行运算

2.神经网络的算法，有很多，一直在变，对于可编程逻辑器件来说，更加适合跟进

因此，对于FPGA来说，非常合适，莱迪思的产品可以满足各种应用需求。

以神经网络加速应用来说，每秒1万亿次运算的功耗要低于1W，与其他的产品比较，无论是高端的FPGA还是GPU、MPU、MCU等产品，都无法满足这一条件，而莱迪思的产品则可以满足。

据了解，今年莱迪思推出了基于iCE40 UltraPlus FPGA器件的全新参考设计，可满足新兴市场需求并加快产品开发。莱迪思此次推出的基于iCE40 UltraPlus的全新参考设计进一步拓展了公司的低功耗、可编程移动相关解决方案系列，支持LoRa通信、椭圆曲线加密(ECC)安全算法、信号聚合、机器学习和图形加速。

通过这些全新的参考设计，客户可以使用更多的资源加速开发具备差异化特性的创新产品。

Glen Hawk先生表示，iCE40 UltraPlus 是全球最小尺寸的FPGA，能够为AI领域带来尺寸优势。

此外，莱迪思的产品还非常适合移动设备中的面部侦测、智能家居中的语音识别、智慧城市中的车牌识别、智慧工厂中的故障侦测等应用。

物联网边缘设备需要低功耗、实时在线的传感器功能，而莱迪思的低功耗、高性能FPGA已经证明可以满足这些先进应用所需的连接和处理能力。Glen Hawk先生强调，FPGA得益于并行处理架构而成为AI和机器学习应用的理想选择。

总结

控制产品是实现稳定营收的坚实基础，Glen Hawk先生认为，这就是莱迪思半导体成长和进取之道。

”从AR/VR系统，机器人和无人机，到机器视觉和智能监控摄像机，我们在过去一年中已经看到全球的企业在一系列的产品中实施了我们的小尺寸，低功耗，低延迟FPGA。这仅仅只是开始，我们对创新和设计领域的前景充满信心。”Glen Hawk先生强调，经过多年的积累，客户相信莱迪思稳定的供应链可提供高质量的产品，优化的销售渠道，能够满足更多客户的特定需求，丰富的系统设计经验帮助客户实现创新！

责任编辑：星野

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