看好FPGA的增長(cháng)潛力，萊迪思拓展中端產(chǎn)品線(xiàn)

1 FPGA市場(chǎng)年增7.8%，高中低三分天下

據市場(chǎng)調查公司Scoop.market.us的數據，全球現場(chǎng)可編程門(mén)陣列（FPGA）市場(chǎng)有望在未來(lái)幾年以7.8%的復合年增長(cháng)率穩步增長(cháng)。2022年，FPGA市場(chǎng)收入為65億美元，預計2023年將增至70億美元，2032年有望達到135億美元。2022年，小型FPGA總貢獻值是23億美元，中端FPGA貢獻18億美元，高端FPGA貢獻24億美元，可見(jiàn)，高中低市場(chǎng)基本三分天下。

不過(guò)，這個(gè)市場(chǎng)的玩家并不多，據EEPW記者觀(guān)察，AMD、英特爾長(cháng)期占據中高端市場(chǎng)，萊迪思(Lattice)半導體、Microchip等廠(chǎng)商靠低功耗等特色在量大面廣的低端市場(chǎng)徘徊。不過(guò)，萊迪思從2022年開(kāi)始已有新動(dòng)作，通過(guò)推出Avant?平臺及第一款產(chǎn)品Avant-E?，試圖進(jìn)軍中端市場(chǎng)。一年后的2023年12月，萊迪思更進(jìn)一步，向中端市場(chǎng)升級推出了兩個(gè)新系列：Avant-G?和Avant-X?。

表：FPGA按邏輯單元的分類(lèi)

萊迪思作為中端市場(chǎng)的后來(lái)者，新產(chǎn)品靠什么奪取地盤(pán)？近日，萊迪思舉辦了中國媒體的線(xiàn)上發(fā)布會(huì )，現場(chǎng)技術(shù)支持總監蒲小雙先生向EEPW等媒體記者做了介紹。

2 靠“小而美”成為出貨量之王

據萊迪思數據，全球對FPGA的需求不斷增長(cháng)，過(guò)去十年有50億片的出貨量，預計未來(lái)十年數量還會(huì )翻番。萊迪思是出貨量最大的FPGA廠(chǎng)商。

全球有5萬(wàn)多的FPGA開(kāi)發(fā)者，每年FPGA的設計數量10萬(wàn)以上。自2018年以來(lái)，萊迪思生態(tài)系統擴大了5倍，現在為全球超過(guò)1萬(wàn)家的客戶(hù)提供服務(wù)。

萊迪思的FPGA涵蓋從網(wǎng)絡(luò )邊緣到云端，主要是三方面：網(wǎng)絡(luò )邊緣智能，傳感器到云端互聯(lián)，彈性的安全機制。 

3 不止于小規模，萊迪思向中端FPGA拓展

為了實(shí)現十年數量翻番的愿景，萊迪思需要向中端市場(chǎng)擴展。公司主要在三方面打磨產(chǎn)品：提高芯片速度，提高敏捷性，延長(cháng)生命周期。

萊迪思2022年12宣布推出Avant中端平臺，1年后又發(fā)布中端FPGA系列產(chǎn)品——萊迪思Avant-G和萊迪思Avant-X，分別定位通用設計和高級互連，用于通信、計算、工業(yè)和汽車(chē)市場(chǎng)等中端應用，提供低功耗、先進(jìn)的互連和優(yōu)化的計算能力。

眾所周知，萊迪思的一個(gè)重要基因是低功耗。對于Avant，是如何延續這種低功耗的？蒲小雙總監告訴EEPW記者，與萊迪思流行的小規模平臺NEXUS一樣，中端產(chǎn)品Avant同樣是專(zhuān)為低功耗設計的可編程架構，同時(shí)優(yōu)化了嵌入式存儲器和DSP，使功耗較低。另外到中端FPGA時(shí)，邏輯單元規模到了200K、300K、500K級別，還要依靠先進(jìn)的制程工藝來(lái)降低功耗，為此，Avant采用了臺積電16nm FinFET工藝。 

兩個(gè)新系列的主要特點(diǎn)如下。

Lattice Avant?-G FPGA系列

Avant-G通用FPGA旨在通過(guò)提供無(wú)縫、靈活的接口橋接和優(yōu)化的計算來(lái)實(shí)現系統可擴展性，滿(mǎn)足更廣泛的客戶(hù)需求。萊迪思Avant-G器件提供領(lǐng)先的信號處理和AI、靈活的I/O，支持一系列系統接口，同時(shí)提供2400 Mbps的專(zhuān)用LPDDR4存儲器接口。 

Lattice Avant?-X FPGA系列 

Avant-X高級互連FPGA旨在實(shí)現高帶寬和安全性，其功能集可根據客戶(hù)對信號聚合和高吞吐量的需求量身定制。萊迪思Avant-X器件提供最高1 T/s的總系統帶寬、帶硬核DMA的PCIe? Gen 4控制器，以及用于加密動(dòng)態(tài)用戶(hù)數據的安全引擎，提供量子安全加密功能。 

為了使芯片簡(jiǎn)單易用，FPGA廠(chǎng)商往往在工具軟件和解決方案上的投入很大。這次，萊迪思還發(fā)布了面向人工智能（AI）、嵌入式視覺(jué)、安全和工廠(chǎng)自動(dòng)化的專(zhuān)用解決方案集合的最新版本，添加了新的特性和功能，幫助客戶(hù)加快產(chǎn)品上市。此外，萊迪思還發(fā)布了其軟件工具以及Glance by Mirametrix?計算機視覺(jué)軟件的更新版本。 

需要補充的一點(diǎn)是：FPGA盡管是通用可編程邏輯器件，但FPGA廠(chǎng)商往往選擇一些發(fā)展潛力較大的市場(chǎng)推出解決方案。對于萊迪思公司，主要面向六類(lèi)市場(chǎng)應用推出了解決方案。隨著(zhù)此次Avant家族添丁的加持，進(jìn)一步夯實(shí)了這些解決方案。

· 實(shí)現AI應用的Lattice sensAI?、

· 實(shí)現平臺固件保護恢復機制的Lattice Sentry?、

· 實(shí)現嵌入式視覺(jué)的Lattice mVision?、

· 實(shí)現工廠(chǎng)自動(dòng)化的Lattice Automate?、

· 推動(dòng)5G ORAN部署的Lattice ORAN?，

· 實(shí)現先進(jìn)自適應汽車(chē)設計的Lattice Drive?。

4 與競品的硬核對比

如前所述，萊迪思的FPGA涵蓋從網(wǎng)絡(luò )邊緣到云端，主要是三方面：網(wǎng)絡(luò )邊緣智能，傳感器到云端互聯(lián)，彈性的安全機制。此次萊迪思Avant劍指中端市場(chǎng)的競品和MCU，列舉了幾個(gè)關(guān)鍵應用及指標對比。

·網(wǎng)絡(luò )邊緣智能

工業(yè)控制中的實(shí)時(shí)響應方面，在視頻互聯(lián)中，由于萊迪思的SERDES速度支持的協(xié)議更高以后，與其他FPGA相比，性能提升了2倍。

邊緣AI方面，需要低功耗、快速反應的響應。在A(yíng)I推理上，相對MCU，萊迪思FPGA的性能提高了35倍。

低功耗存儲傳輸方面，由于萊迪思Avant-G/X的低功耗，使系統設計，特別是熱設計更加簡(jiǎn)單化。萊迪思也優(yōu)化了芯片的尺寸，使尺寸更小。由于低功耗的特性，也使產(chǎn)品電池壽命延長(cháng)。

 用AI的算法增強工業(yè)安全方面，例如在一個(gè)場(chǎng)景中，萊迪思有一套軟件可以識別已知被認可的操作員，另外有個(gè)功能會(huì )識別人員在操作中是不是專(zhuān)注，如果顯示可能分心的時(shí)候，整個(gè)系統會(huì )發(fā)出警告。

· 傳感器到云端的互連

應用眾多。例如現在的工業(yè)攝像頭種類(lèi)、接口都很多，速度也越來(lái)越高，所以需要一些靈活的傳感器橋接方案。還有一些SERDES標準的連接，例如PCIe SERDES的連接。萊迪思最新產(chǎn)品非常適合工業(yè)攝像頭的小尺寸要求。因為工業(yè)產(chǎn)品的散熱條件并不是那么好，對產(chǎn)品本身的功耗要求也越來(lái)越高，而低功耗是萊迪思一直以來(lái)的優(yōu)勢。

低功耗網(wǎng)絡(luò )連接方面，由于萊迪思25 Gbps的SERDES擁有良好特性，功耗相對競品比較低，所以可以簡(jiǎn)化溫度的熱設計管理，從而相應降低系統成本以及運作成本，同時(shí)提升系統的穩定性。

· 彈性的安全機制

在PFR（平臺固件保護恢復）和數據保護方面。一個(gè)系統的保護，除了軟件本身保護以外，更重要的是最底層的保護，萊迪思在此持續做了很多創(chuàng )新，使得加密敏捷性、應對后量子威脅、可信根等方面有較大的改進(jìn)。相比競品，配置時(shí)間快了10倍。

最先上電、最后斷電的安全保護，特別是中端FPGA的上電速度相對較快，萊迪思的產(chǎn)品約在50毫秒以?xún)?，配置速度快了至?0倍（如下圖）。這樣也會(huì )簡(jiǎn)化系統設計，優(yōu)化終端用戶(hù)體驗，提升安全和穩定性。 

在同樣的規模下，萊迪思能夠提供更小的封裝。之所以能實(shí)現小尺寸也是因為功耗較低，因為封裝的大小和產(chǎn)品散熱條件是相關(guān)的。萊迪思可以實(shí)現封裝尺寸縮小多達6倍，支持小尺寸系統設計。 

5 未來(lái)戰略

萊迪思專(zhuān)注在Nexus和Avant兩個(gè)平臺上的推廣。前者是小型FPGA，基于28納米的FD-SOI工藝，有很多新產(chǎn)品，比較有特色的是CrossLink-NX FPGA，增加了USB接口，是很獨特的芯片。

另外，萊迪思將專(zhuān)注在中端FPGA。除了已發(fā)布及此次新發(fā)布的Avant-E、Avant-G和Avant-X以外，公司還在規劃開(kāi)發(fā)第四、第五個(gè)芯片，以繼續增強中端市場(chǎng)的實(shí)力。

（注：本文登于EEPW 2024年1-2月期）