看好FPGA的增長潛力，萊迪思拓展中端產(chǎn)品線

1 FPGA市場年增7.8%，高中低三分天下

據(jù)市場調(diào)查公司Scoop.market.us的數(shù)據(jù)，全球現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）市場有望在未來幾年以7.8%的復(fù)合年增長率穩(wěn)步增長。2022年，FPGA市場收入為65億美元，預(yù)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，高中低市場基本三分天下。

不過，這個市場的玩家并不多，據(jù)EEPW記者觀察，AMD、英特爾長期占據(jù)中高端市場，萊迪思(Lattice)半導(dǎo)體、Microchip等廠商靠低功耗等特色在量大面廣的低端市場徘徊。不過，萊迪思從2022年開始已有新動作，通過推出Avant?平臺及第一款產(chǎn)品Avant-E?，試圖進軍中端市場。一年后的2023年12月，萊迪思更進一步，向中端市場升級推出了兩個新系列：Avant-G?和Avant-X?。

表：FPGA按邏輯單元的分類

萊迪思作為中端市場的后來者，新產(chǎn)品靠什么奪取地盤？近日，萊迪思舉辦了中國媒體的線上發(fā)布會，現(xiàn)場技術(shù)支持總監(jiān)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(jù)萊迪思數(shù)據(jù)，全球?qū)PGA的需求不斷增長，過去十年有50億片的出貨量，預(yù)計未來十年數(shù)量還會翻番。萊迪思是出貨量最大的FPGA廠商。

全球有5萬多的FPGA開發(fā)者，每年FPGA的設(shè)計數(shù)量10萬以上。自2018年以來，萊迪思生態(tài)系統(tǒng)擴大了5倍，現(xiàn)在為全球超過1萬家的客戶提供服務(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(guī)模，萊迪思向中端FPGA拓展

為了實現(xiàn)十年數(shù)量翻番的愿景，萊迪思需要向中端市場擴展。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(shè)計和高級互連，用于通信、計算、工業(yè)和汽車市場等中端應(yīng)用，提供低功耗、先進的互連和優(yōu)化的計算能力。

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

兩個新系列的主要特點如下。

Lattice Avant?-G FPGA系列

Avant-G通用FPGA旨在通過提供無縫、靈活的接口橋接和優(yōu)化的計算來實現(xiàn)系統(tǒng)可擴展性，滿足更廣泛的客戶需求。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(tǒng)接口，同時提供2400 Mbps的專用LPDDR4存儲器接口。 

Lattice Avant?-X FPGA系列 

Avant-X高級互連FPGA旨在實現(xiàn)高帶寬和安全性，其功能集可根據(jù)客戶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(tǒng)帶寬、帶硬核DMA的PCIe? Gen 4控制器，以及用于加密動態(tài)用戶數(shù)據(jù)的安全引擎，提供量子安全加密功能。 

為了使芯片簡單易用，F(xiàn)PGA廠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、安全和工廠自動化的專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?計算機視覺軟件的更新版本。 

需要補充的一點是：FPGA盡管是通用可編程邏輯器件，但FPGA廠商往往選擇一些發(fā)展?jié)摿^大的市場推出解決方案。對于萊迪思公司，主要面向六類市場應(yīng)用推出了解決方案。隨著此次Avant家族添丁的加持，進一步夯實了這些解決方案。

· 實現(xiàn)AI應(yīng)用的Lattice sensAI?、

· 實現(xiàn)平臺固件保護恢復(fù)機制的Lattice Sentry?、

· 實現(xiàn)嵌入式視覺的Lattice mVision?、

· 實現(xiàn)工廠自動化的Lattice Automate?、

· 推動5G ORAN部署的Lattice ORAN?，

· 實現(xiàn)先進自適應(yīng)汽車設(shè)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劍指中端市場的競品和MCU，列舉了幾個關(guān)鍵應(yīng)用及指標對比。

·網(wǎng)絡(luò)邊緣智能

工業(yè)控制中的實時響應(yīng)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(yīng)的響應(yīng)。在AI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(tǒng)設(shè)計，特別是熱設(shè)計更加簡單化。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。

 用AI的算法增強工業(yè)安全方面，例如在一個場景中，萊迪思有一套軟件可以識別已知被認可的操作員，另外有個功能會識別人員在操作中是不是專注，如果顯示可能分心的時候，整個系統(tǒng)會發(fā)出警告。

· 傳感器到云端的互連

應(yīng)用眾多。例如現(xiàn)在的工業(yè)攝像頭種類、接口都很多，速度也越來越高，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越高，而低功耗是萊迪思一直以來的優(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，所以可以簡化溫度的熱設(shè)計管理，從而相應(yīng)降低系統(tǒng)成本以及運作成本，同時提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

· 彈性的安全機制

在PFR（平臺固件保護恢復(fù)）和數(shù)據(jù)保護方面。一個系統(tǒng)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(xù)做了很多創(chuàng)新，使得加密敏捷性、應(yīng)對后量子威脅、可信根等方面有較大的改進。相比競品，配置時間快了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毫秒以內(nèi)，配置速度快了至少10倍（如下圖）。這樣也會簡化系統(tǒng)設(shè)計，優(yōu)化終端用戶體驗，提升安全和穩(wěn)定性。 

在同樣的規(guī)模下，萊迪思能夠提供更小的封裝。之所以能實現(xiàn)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。萊迪思可以實現(xiàn)封裝尺寸縮小多達6倍，支持小尺寸系統(tǒng)設(shè)計。 

5 未來戰(zhàn)略

萊迪思專注在Nexus和Avant兩個平臺上的推廣。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(guī)劃開發(fā)第四、第五個芯片，以繼續(xù)增強中端市場的實力。

（注：本文登于EEPW 2024年1-2月期）