FPGA如何称霸工业和汽车视觉市场？
在芯片领域，FPGA素有“万能芯片”之称，也正因为其高度灵活、可扩展的特点，使其可以以较低成本实现算法的迭代，较好地实现新场景的原型验证功能。尤其是随着当前边缘计算、汽车电子、数据中心、人工智能等技术的兴起，FPGA芯片成为验证这些新场景的优先选择。根据Frost&Sullivan数据，全球FPGA市场从2016年的约43.4亿美元增长至2020年约60.8亿美元，年均复合增长率约为8.8%。
这也为莱迪斯这样的专业FPGA厂商提供了机会，根据莱迪思2021财年第一季度财报显示，该公司净利润为1881.30万美元，同比增长130.35%；营业收入为1.16亿美元，同比上涨18.91%。从具体业务板块来看，通信和计算、工业和汽车、消费电子的营收占比分别为43%、43%和10%，工业和汽车近年来占比不断提升。
为了进一步抓住汽车和工业这两大持续高增长的市场机遇，莱迪斯正加速扩充产品阵营。近日，Lattice正式对外发布了基于28nm FD-SOI工艺的新款 FPGA CertusPro-NX产品，莱迪思半导体现场技术支持总监蒲小双表示：“在过去一年多的时间里，基于FD-SOI平台推出了很多不同的产品。其中，包括在嵌入式视频方面应用比较多的CrossLink-NX、重新定义的Certus-NX、去年Q4问世的基于安全的FPGA Mach-NX、以及这次介绍的CertusPro-NX、最后在明年还会推出基于FD-SOI平台的两款新品。”
Lattice CertusPro-NX增强型通用FPGA，在功耗设计、系统的带宽、以及边缘处理、可靠性、封装的多样性各个方面都得到了进一步提升。从FPGA初步的结构来看，据编者了解，这款产品功耗优秀的特点就是基于FD-SOI的工艺，最大可以实现从50K到100K的逻辑单元。在高速接口上，增加了8个SERDES接口，每个SERDES接口速率高达10Gpbs。同时，莱迪斯也加入了很多Hard PCS协议处理，由于这些新增加的特点，使得它不仅可以处理10GE以太网，也可以支持第一代、第二代到第三代PCIe及很多诸如DP/eDP的视频接口。
蒲小双告诉记者：“我们的Camera Sensor里面，除了支持以往的MIPI以外，也支持新的SLVS-EC标准，这个标准主要是针对索尼Sensor。同时，还支持新的视频协议——CoaXPress。除了这些新增加的协议以外，我们还优化了它的边缘处理能力，这里面除了传统的DSP Block以外，也增加了我们称之为大型RAM的Memory。这个最大的Memory 在100K的时候可以做到7.3个Mb。这是一款业内小于100K查找表里面，第一个支持LPDDR4的产品，同时也可以支持DDR3的接口，速率可以达到1.06Gbps。根据不同的情况，我们还做了最小的封装，这个封装可以做到9X9mm。”
从功率设计的效率看，与竞争对手比较，大A7以及Cyclone V GT的查找表在100K左右。而且，蒲小双指出：“SERDES在跑5Gbps的时候，我们产品整个芯片的总功耗只有它的1/4。当器件支持10Gbps的时候，同样可以看到我们的产品功耗效率。这些都是FD-SOI工艺带来的好处。而从带宽的角度而言，由于增加了很多可编程的SERDES，每条通道已可以做到10.3Gbps水平。从SERDES的带宽来看，我们的产品也是快速增加的。优化的边缘运算上，在芯片内部除了传统的EBR外，还增加了大型LRAM，这是在做嵌入系统以及边缘式AI时所必须的。同时，它也是第一款在低密度下支持LPDDR4的外部Memory接口。由于功耗的节约，CertusPro-NX支持的结温范围为-40到125度，这是很大的优点。另外，它的软错误率与Certus-NX一样可靠，FIT数据也是竞品的100倍。从器件的外封装来看，我们100K的最小的封装可以做到9×9mm，相对竞品在77K、100K左右的时候，封装都是比较大的，这是物理尺寸上很明显的不同。”
那么，与前几代相比，CertusPro-NX的究竟有多大提升？蒲小双告诉记者：“前几代里面，我们比较有优势的地方是支持mipi的接口，还有支持PCIe采用一个通道的接口。现在的产品在协议上面没有更多的展开，它除了支持mipi以外，还支持比较流行的DP和eEDP，在PCIe的情况下，它从一个通道，Gen2的标准现在可以支持到x1、x2、x4或者x8，PCIe可以说一代、二代和三代，所谓三代就是SERDES可以跑到8.1G。”
这也使得这款产品在工业和汽车领域，都有很大的应用优势。蒲小双表示：“要是做机器学习，我对视频的接口会选择。如果说我是对控制方面，我可能对PCIe上面有所选择。工业上的应用它的范围还是比较广的，参数还要根据你的具体应用来选择。”
相比工业市场，虽然这款全新FPGA产品暂无在汽车领域的应用案例，但蒲小双认为：“Certus或者是CrossLink FD-SOI这样的产品在汽车上，有一个典型的应用，在做屏的扩展上，AP不能支持很多屏的时候，特别是现在车载的屏，有很多异形的屏，我们这个芯片支持MIPI DSI，这里面可以做很多图像处理，我们叫图像缩放，支持不同的分辨率，不同的尺寸，弥补了在SoC带来的缺点。”随着后续新产品CertusPro-NX的“上车”，也必将为Lattice在汽车和工业领域创造出更多的市场机遇。