為什么智能汽車(chē)用到的FPGA越來(lái)越多

以智能化、電動(dòng)化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化為代表的汽車(chē)“新四化”時(shí)代，正在加速推進(jìn)汽車(chē)行業(yè)技術(shù)和架構的快速演進(jìn)。例如，傳統的分布式方案將被集成式方案取代，包括ECU、傳感器在內的硬件會(huì )得到高度整合；汽車(chē)OEM會(huì )更關(guān)注客戶(hù)在接口軟件層面上的創(chuàng )新，以及為終端客戶(hù)提供差異化產(chǎn)品的能力。

同時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)、自動(dòng)駕駛、高級駕駛輔助系統(ADAS)和車(chē)載信息娛樂(lè )系統等市場(chǎng)需求的猛增，也大大增加了OEM廠(chǎng)商對汽車(chē)系統電子組件的依賴(lài)。根據德勤(Deloitte)的預計，到2030年，電子系統將占據新車(chē)成本的45%左右。

但可能有一些不太被了解的事實(shí)是，FPGA在當今最新的汽車(chē)設計中發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。對于技術(shù)先進(jìn)的汽車(chē)來(lái)說(shuō)，采用多達10-12片FPGA的情況并不少見(jiàn)，它們通常是不同類(lèi)型的，并執行一系列重要功能。

例如在智能座艙領(lǐng)域，儀表板、信息娛樂(lè )系統和屏幕顯示正趨向高度集成，屏幕上需要展示的內容不僅日趨豐富，消費者還希望獲得更高色域、更高對比度的顯示質(zhì)量。同時(shí)，車(chē)載視覺(jué)系統和人工智能技術(shù)也被大量應用于駕駛員狀態(tài)監測系統(DMS)、手勢識別、語(yǔ)音控制和車(chē)艙內監控系統(IMS)應用中。于是，很多車(chē)廠(chǎng)目前都在利用低功耗FPGA具備的可編程、并行處理能力強、功耗低、散熱少的特點(diǎn)，加速引入相關(guān)FPGA平臺。

而在高級駕駛輔助系統應用中，最新數據顯示，一輛L3級別的自動(dòng)駕駛車(chē)輛將至少配置16個(gè)以上的各型傳感器，由于主處理器需要連接不同的傳感器接口進(jìn)行數據處理，而且汽車(chē)接口也尚未實(shí)現真正標準化，所以利用FPGA的可編程特性對不同傳感器進(jìn)行聚合/橋接，或是實(shí)現I/O接口擴展，也是新趨勢之一。同時(shí)，考慮到汽車(chē)平臺的開(kāi)發(fā)可能需要5-10年的時(shí)間，方案是否具備可拓展性也左右著(zhù)用戶(hù)的選型決心。

另一個(gè)值得關(guān)注的領(lǐng)域來(lái)自電動(dòng)汽車(chē)，尤其是伴隨著(zhù)碳化硅等寬禁帶半導體的廣泛使用，傳統DSP甚至多核DSP控制的精度越來(lái)越難以滿(mǎn)足汽車(chē)行業(yè)對驅動(dòng)控制的時(shí)效和正確度要求的提升，而FPGA作為替代方案正在被大量使用。

安全性和可靠性對于任何汽車(chē)應用都至關(guān)重要。伴隨車(chē)內越來(lái)越多傳感器、自動(dòng)控制和網(wǎng)絡(luò )連接的出現，系統遭受惡意攻擊的概率大幅增加，OEM廠(chǎng)商必須要能夠即時(shí)檢測到漏洞并防止網(wǎng)絡(luò )攻擊，還需要電子系統能夠在嚴酷的環(huán)境中穩定安全運行。對半導體器件來(lái)說(shuō)，增加硬件安全引擎，使之能夠在遭到未經(jīng)授權的訪(fǎng)問(wèn)時(shí)對固件進(jìn)行保護、檢測和恢復，就顯得更為關(guān)鍵。

為此，萊迪思日前面向車(chē)載信息娛樂(lè )(IVI)系統高速視頻互連、5GbE車(chē)載網(wǎng)絡(luò )(IVN)和ADAS傳感器數據處理等應用，推出了擁有領(lǐng)先的低功耗、高性能以及同類(lèi)產(chǎn)品最小尺寸的CertusPro-NX汽車(chē)級FPGA系列產(chǎn)品。

作為Nexus家族的第四款產(chǎn)品系列，自面世以來(lái)，CertusPro-NX一直被萊迪思視作主流FPGA市場(chǎng)的“新標桿”，無(wú)論是功耗設計、系統帶寬、邊緣處理，還是可靠性、封裝多樣性等多個(gè)方面均得到了大幅提升，ADAS系統中的傳感器接口橋接、智能系統中的數據協(xié)同處理、5G通信基礎設施中的高帶寬信號橋接等創(chuàng )新應用均將因此獲益。

與競品相比，CertusPro-NX汽車(chē)級器件不僅擁有行業(yè)領(lǐng)先的能耗效率和可靠性，還在超小的封裝尺寸中提供了行業(yè)最佳的系統帶寬，且是同類(lèi)產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4外部存儲器的FPGA產(chǎn)品。CertusPro-NX汽車(chē)級器件支持高達8.1Gbps的SERDES、高達96k的邏輯單元，擁有同類(lèi)產(chǎn)品中最多的片上存儲器資源，從而實(shí)現的高效處理。

事實(shí)上，這并不是萊迪思在汽車(chē)領(lǐng)域的首次嘗試。面向汽車(chē)照明、信息娛樂(lè )系統和遠程信息處理等通用需求的ECP/Certus系列，專(zhuān)為高速視頻和傳感器優(yōu)化的CrossLink系列，以及為汽車(chē)設計中的平臺管理和安全應用打造的MachXO系列，構成了萊迪思汽車(chē)解決方案的三大模塊化硬件平臺。再輔之以Radiant/DIAMOND/Propel設計環(huán)境，和mVision、Automate和sensAI解決方案集合，一個(gè)完整的“模塊化硬件平臺+參考設計+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )IP核+定制設計服務(wù)”矩陣呼之欲出，汽車(chē)相關(guān)系統的設計流程、上市時(shí)間正得以加速和簡(jiǎn)化。