拓宽消费电子应用 FPGA市场风生水起

拓宽消费电子应用 FPGA市场风生水起

FPGA市场虽然只有几大“玩家”，但也不乏热闹。Altera公司继去年底宣布收购Avalon公司之后，又于近日发布28nm高中低端全系列产品。赛灵思则在前不久的CES展上推出Consumer Video Kit消费视频套件2.0版本后，近日又宣布收购高层综合技术领先公司美国AutoES公司，而Lattice(莱迪思)也高调宣布推出HDR高清摄像机开发套件，加快布局安防市场，这些举动除了为他们提升市场占有率加码外，也预示着FPGA市场新的发展潮流。

    28nm FPGA满足多元化需求
    针对不同应用，通过工艺、收发器、架构、系统IP来组合。

    Altera推出的28nm全系列产品可更好地适应客户多元化需求。“我们不可能采用同样的工艺来针对所有应用，或者说对于所有应用采用同样的架构。我们的策略就是针对不同应用，通过工艺、收发器、产品体系架构、系统IP来灵活‘组合’。”Altera高端FPGA产品市场高级总监David Greenfield向《中国电子报》记者表示。
　　而其中的关键在于工艺。David Greenfield介绍，因中低端应用重点考虑功耗和成本，因而Altera低端Cyclone系列和中端Arria系列选择28nm LP(低功耗)工艺，而高端应用对于性能和速度有非常高的要求，采用28HP(高性能)工艺技术可实现高端应用所需的内核和收发器性能，因此Stratix V系列和HardCopy V系列采用28nm HP工艺。他还强调指出，HP工艺相比于其他工艺可实现30%的性能优势，而LP工艺则更易于生产，同时对于功耗和成本可达到更好的平衡。
　　在收发器、产品体系架构、IP方面Altera也是有备而来。David Greenfield介绍说：“在收发器方面，Altera的28nm器件支持速率从600Mbps到28Gbps的收发器。在产品体系结构方面，提供优化的片内存储器以及硬核和软核存储器控制器，以支持所需应用的带宽、功耗和成本需求，同时还提供性能优化的高端、中端和低成本I/O接口。为了让客户能够最大限度地实现差异化，在IP方面，Altera增强了多种系统级IP，如PCIe　Gen2 x1和x4、40G/100G和100 Gigabit以太网等。”他还进一步指出，Altera在前段时间收购的Avalon公司在灵活的光传送网(OTN)IP方面处于业界领先地位，收购之后，Altera可定制IP解决方案将拓展至OTN应用，支持1.2G、2.5G和10G以及40G和100G的数据速率，可助力客户尽快将下一代光网络产品推向市场。
    在业界关心的供货时间方面，David Greenfield表示，Stratix V系列会在今年第一季度供货，ArriaV系列将在第四季度供货，Cyclone V系列将在明年供货。值得一提的是，Altera已向市场付运的高端28nm Stratix V系列FPGA工程样片在性能方面得到了进一步提升：一是收发器最大数据速率增加到了14.1 Gbps，可支持新的光纤通道协议，满足OTN(光传送网)需求。二是密度提高到了1.1M逻辑单元(LE)，进一步提高了集成度。因而它可满足多种宽带应用需求，如高级LTE基站、高端RF卡和军用雷达等。

    拓宽3D电视和安防市场
    消费视频套件和摄像机开发套件满足3D电视、安防需求。

　　3D电视市场风生水起，而3D电视的OEM制造商面临日益缩短的上市进程以及层出不穷的新标准，不能坐等标准的发展和成型。并且，三网融合、云计算和消费电子产品不断提高的带宽需求成为消费电子发展最大的趋势，比如3D和超高清的带宽需求目前达到全高清标准的100多倍。为应对这一挑战，赛灵思最新Consumer Video Kit 2.0消费视频套件在“更新”后浮出水面。据介绍，它为数字电视制造商提供了一款灵活的平台，可加快视频算法开发，支持包括HDMI 1.4a、V-by-One HS等在内的最新标准，设计人员可用其在开发阶段在芯片上进行仿真视频算法，然后转入量产阶段，而不必担心视频接口基础架构的编码问题，而后者对3D开发至关重要。
　　另一方面，安防电子市场也在释放新的能量。有资料显示，中国安防电子产品收入增长快速，将从2010年的5000多万美元蹿升至2013的7000多万美元，而摄像机占中国安防市场电子产品收入的37%。莱迪思半导体市场营销部总裁Douglas Hunter介绍，因为要处理更多的数据以及要求更高的处理能力，摄像机制造商正在寻求更高的像素密度和高动态范围（HDR），这带动了对HDR摄像机的需求，传统的解决途径如DSP、ASIC以及ASSP此时则显得有些“心力不逮”。莱迪思针对此需求发布了HDR-60摄像机开发套件。
　　莱迪思半导体公司高级产品营销经理Niladri Roy向《中国电子报》记者介绍说，其HDR-60摄像机开发套件预载入了莱迪思合作伙伴Helion GmbH带有即插即用的评估版图像信号处理(ISP)流水线的IP核，其优势在于提供了业界最快的自动曝光、高于120dB的系统动态范围、高效的自动白平衡和2D降噪功能，并可通过同轴电缆实现以太网传输。并且，莱迪思的摄像机开发套件在FPGA中都使用流模式而无需外部帧缓冲器，实现了超低延迟并进一步降低了系统成本。
　　而这一切需要“仰仗”莱迪思的ECP3—35或者ECP3-70 FPGA。Douglas Hunter强调指出，“如果客户不需要加入自己的IP，就可以使用莱迪思的ECP3-35。而如果客户采用ECP3-70进行设计，则可提供更多的余地，如可添加H.264编解码器，视频分析IP和客户自己的IP等，从而进一步提高灵活性和差异性。”
　　目前市场上有三家提供基于FPGA的HDR套件，第一家报价为1400美元，第二家报价为700美元，而莱迪思的报价只有399美元。莱迪思开发套件的价格优势和性能优势均十分明显。

    向系统设计方法迈进
　　C、C++、SystemC和MATLAB得到了最广泛的使用。

    随着FPGA的更新换代、推陈出新，FPGA工具在改进综合运行时间、编译时间以及布局布线算法方面取得重大进步。不过，上述进步基本没有体现在嵌入式软件方面。为弥补这一“缺口”，David Greenfield介绍，Altera 28nm器件系列将由Quartus II开发平台提供支持，而Quartus II平台针对嵌入式设计引入了一个新的Qsys系统级集成工具，设计人员能够迅速方便地面向ARM、MIPS、Nios II、Atom开展设计，提高结果质量，实现高效能。今年内Quartus II开发平台将增加对Arria V和Cyclone V系列28nm FPGA的支持。
　　此外，利用在FPGA上手工编写的RTL代码针对要求较高的应用，能实现相对较出色的结果质量，不过生产力较低，而在DSP上实现的应用虽然生产力较高，但结果质量却相对较差。对于很多系统设计人员来说，到底是采用DSP还是FPGA，开发时间是一个关键因素，而采用高层综合工具的新方法在很大程度上能避免这一问题。而且，为适应可编程平台的复杂性以及满足多样化应用要求，设计抽象已由组件级的HDL(VHDL/Verilog)上升到系统级，C、C++、SystemC和MATLAB得到了最广泛的使用。
    赛灵思谋而后动，宣布收购高层综合技术领先公司美国AutoES设计科技有限公司。AutoESL公司的旗舰高层综合工具AutoPilot支持所有高层综合技术(HLS)厂商所惯用的C、C++和SystemC语言。在收购之后，赛灵思将能够更好地满足客户对工具日益提高的需求，支持电子系统级(ESL)设计方法，满足当今FPGA领域复杂的设计需求。