萊迪思：只要技術不斷演進，F(xiàn)PGA就有生存空間

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）FPGA最大的優(yōu)勢和魅力在于可編程和可重構，這一特性讓FPGA多年來一直在引領數(shù)字電路創(chuàng)新。在2023上海國際嵌入式展（embedded world China 2023）上，萊迪思亞太區(qū)市場開拓總監(jiān)林國松表示：“FPGA的靈活性讓它能快速應用于前沿方案，當需求超過特定體量后，用戶就會轉向ASIC來降低成本。以AI領域來說，當一項AI功能沒有固化之前，采用靈活的FPGA來實現(xiàn)就是很好的方式?！?/p>

他強調道：“只要有技術演進，F(xiàn)PGA就不會失去生存空間?！?br />
在2023上海國際嵌入式展上，作為核心器件廠商，萊迪思展示了多款基于FPGA的創(chuàng)新型應用方案，對消費、工業(yè)和汽車等領域業(yè)者，有很大的創(chuàng)新指導意義。

多款FPGA方案亮相

如上所述，在本次展會上，萊迪思展示了豐富的方案，這些方案無一不在說明，F(xiàn)PGA在前沿創(chuàng)新方面具有突出的優(yōu)勢。

-基于FPGA的ISP方案
萊迪思亞太區(qū)現(xiàn)場技術支持總監(jiān)蒲小雙指出：“在車載與工業(yè)應用中，與攝像頭相關的ISP需求越來越多。根據(jù)場景不同，這些需求對分辨率和攝像頭數(shù)量的要求不一，可以采用SoC或者ASSP實現(xiàn)，也可以采用FPGA實現(xiàn)?！?br />
萊迪思ISP方案的特征規(guī)格如下：
·Sony IMX535攝像頭
·SLVS-EC接收，2通道
·4K (3840 x 2160), 30幀/秒， raw 10
·Lattice ISP pipeline: BLC, 3A, CFI, AWB, CCM, TMAP, CSC, NR2D等
·DP發(fā)送， 4通道

蒲小雙稱：“基于FPGA，ISP能夠實現(xiàn)明顯的差異化競爭優(yōu)勢，比如我們展示的模塊提供了自動曝光、自動白平衡、自動對焦等功能。FPGA帶來的另一個優(yōu)勢是你可以靈活的調整攝像頭數(shù)量，調整特征參數(shù)，以達到一個滿意的結果?！?br />
-基于FPGA的CMS解決方案
CMS（Camera Monitor System，攝像頭監(jiān)控系統(tǒng)）一般是指汽車上的電子外后視鏡系統(tǒng)，通過外部攝像頭和顯示器的配合，為駕駛員提供視野，同時可集成盲區(qū)預警、障礙物提示等功能。

蒲小雙認為：“CMS系統(tǒng)的技術難點主要是有延遲性、圖像質量（ISP）、功能安全等方面的性能要求。純顯示型方案成本更低，上手更快，更容易被接受?！比R迪思CMS解決方案ISP圖像處理由ASIC完成，圖像的縮放、分割和拼接由FPGA完成。

通過使用FPGA，該方案擁有更低延遲(<50ms)，更快上電，更低功耗等優(yōu)勢，同時支持靈活的輸入/輸出視頻接口，為客戶系統(tǒng)實現(xiàn)功能安全特性。

-Automate stack 3.0
萊迪思工業(yè)自動化方案集成了馬達控制、工業(yè)互聯(lián)（Ether-Connect）、IIOT、PCIe以及AI在預測性維護的應用（PdM）。

據(jù)介紹，這款方案一共有5塊開發(fā)板，包括位于中間位置的Lattice CertusPro-NX，以及位于兩側的四塊Lattice Certus-NX。Ether-Connect主站采用CertusPro-NX 100K FPGA，從站采用Certus-NX 40K FPGA，共有2條鏈路，每條鏈路控制2個馬達。整個demo的控制操作在筆記本電腦上完成，通過MQTT over Wifi與主控板CertusPro-NX通信。

另外，在馬達的預測性維護（PdM）方面采用了AI技術，監(jiān)測馬達電流和負載情況，如果出現(xiàn)故障將及時上報給系統(tǒng)。

除了上述方案，萊迪思展示的還有單獨的Ether-Connect方案，基于FPGA的直下式背光控制方案，以及基于萊迪思低功耗FPGA的Edge AI等。

邊緣AI大潮中的FPGA

在介紹基于萊迪思低功耗FPGA的Edge AI方案時，林國松說道：“萊迪思投資了總部位于加拿大的AI公司（Miramatrix），該公司專門設計基于CPU的AI算法。我們的目標是把AI算法部署到低功耗、低成本的FPGA里?！?br />
他舉例稱，比如在PC上，如果一臺PC長時間屏幕高亮，那么電池的續(xù)航能力就會降低。理想的使用情況是：使用者朝向屏幕時，屏幕點亮；使用者不朝向屏幕時，屏幕就不需要高亮，可以暗下去；當使用者離開后，屏幕就可以熄滅。萊迪思將FPGA引入到PC中，可以減少用高功耗的CPU去識別人員的行為，功耗下降明顯。并且，這項功能不僅能夠用于改善用戶習慣，還可以用于增強PC端的數(shù)據(jù)安全。

林國松表示，在PC攝像頭里，通過小尺寸和低功耗實現(xiàn)的AI功能，證明了FPGA在邊緣AI領域的能力。此外，F(xiàn)PGA還能夠為邊緣AI方案帶來靈活的接口轉換能力?！癆I已經(jīng)展現(xiàn)出很好的使用體驗，現(xiàn)在大部分AI方案都是部署在通用器件上，萊迪思的目標是將AI的能力移植到功耗低、成本低的方案里，同時方案的體驗不受到影響?！?br />
對于FPGA廠商，都會被問到FPGA和ASIC的競爭關系，在邊緣AI領域也不例外，這是一個老生常談的問題，但是卻也常談常新。針對這個問題，蒲小雙回應稱：“通常情況下，F(xiàn)PGA相較于ASIC成本會更高一些。不過，當一個新需求出現(xiàn)時，市面上沒有ASIC產(chǎn)品可以使用，并且廠商對于上市時間有更迫切的要求，那么他就會選擇使用FPGA?！?br />
“FPGA廠商最喜歡的就是產(chǎn)品的特性經(jīng)常性改變，面向的需求不斷的更新，那么FPGA就會很有市場。所以，F(xiàn)PGA永遠要走在市場的前面，客戶才需要你，這是FPGA主要的應用之一。另外還有，客戶針對不同的需求去開發(fā)自己的ASIC，在系統(tǒng)融合時各種ASIC可能沒辦法無縫銜接，這時候就需要FPGA來實現(xiàn)橋接的功能?！逼研‰p提到。

他特別強調：“最主要的是，F(xiàn)PGA產(chǎn)品以及相應的方案要走在市場前面，不走在前面客戶就不會選擇你。這就是為什么，萊迪思除了不斷出新產(chǎn)品以外，還要根據(jù)市場需求的不同提供很多方案給客戶，目的就是幫助客戶、支持客戶?！?br />
針對這個問題，林國松補充說：“ASIC的特點是芯片做特定功能很優(yōu)秀，F(xiàn)PGA的特點是通過二次開發(fā)實現(xiàn)新的功能。這是技術演變的過程中，產(chǎn)品形態(tài)的不同體現(xiàn)。”

2022年Q4，萊迪思發(fā)布了全新的Lattice Avant FPGA平臺，旨在將其行業(yè)領先的低功耗架構、小尺寸和高性能優(yōu)勢拓展到中端FPGA領域。針對這款產(chǎn)品，蒲小雙介紹說：“Avant通過采用全新的工藝，相較于同類產(chǎn)品功耗更低，擁有更快的Serdes速度和更高的通道數(shù)?！?br />
本次展會，萊迪思并沒有帶來基于Avant FPGA平臺的方案。林國松解釋說：“FPGA產(chǎn)品本身會有長時間的優(yōu)化，需要持續(xù)進行微調和軟件優(yōu)化，直到能夠實現(xiàn)量產(chǎn)。FPGA前期優(yōu)化花的時間越久，后面被替代的可能性越低。因為門檻夠高，想要替代需要花同樣的代價才能替代。萊迪思對Avant FPGA平臺期望很高，它將帶領公司進入比現(xiàn)在大一倍的市場。”

小結

目前，AI產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷高速的發(fā)展，產(chǎn)品更新迭代的速度非?？?，這給終端廠商帶來了很大的挑戰(zhàn)，尤其是在產(chǎn)品上市周期層面。在這個大背景下，F(xiàn)PGA便有了大展身手的機會。在邊緣AI這個領域，萊迪思的產(chǎn)品將能夠給消費、工業(yè)和汽車等領域的用戶帶來巨大的創(chuàng)新賦能價值。