萊迪思：只要技術(shù)不斷演進(jìn)，F(xiàn)PGA就有生存空間

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/吳子鵬）FPGA最大的優(yōu)勢(shì)和魅力在于可編程和可重構(gòu)，這一特性讓FPGA多年來(lái)一直在引領(lǐng)數(shù)字電路創(chuàng)新。在2023上海國(guó)際嵌入式展（embedded world China 2023）上，萊迪思亞太區(qū)市場(chǎng)開(kāi)拓總監(jiān)林國(guó)松表示：“FPGA的靈活性讓它能快速應(yīng)用于前沿方案，當(dāng)需求超過(guò)特定體量后，用戶(hù)就會(huì)轉(zhuǎn)向ASIC來(lái)降低成本。以AI領(lǐng)域來(lái)說(shuō)，當(dāng)一項(xiàng)AI功能沒(méi)有固化之前，采用靈活的FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)就是很好的方式。”

他強(qiáng)調(diào)道：“只要有技術(shù)演進(jìn)，F(xiàn)PGA就不會(huì)失去生存空間?！?br />
在2023上海國(guó)際嵌入式展上，作為核心器件廠(chǎng)商，萊迪思展示了多款基于FPGA的創(chuàng)新型應(yīng)用方案，對(duì)消費(fèi)、工業(yè)和汽車(chē)等領(lǐng)域業(yè)者，有很大的創(chuàng)新指導(dǎo)意義。

多款FPGA方案亮相

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

-基于FPGA的ISP方案
萊迪思亞太區(qū)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持總監(jiān)蒲小雙指出：“在車(chē)載與工業(yè)應(yīng)用中，與攝像頭相關(guān)的ISP需求越來(lái)越多。根據(jù)場(chǎng)景不同，這些需求對(duì)分辨率和攝像頭數(shù)量的要求不一，可以采用SoC或者ASSP實(shí)現(xiàn)，也可以采用FPGA實(shí)現(xiàn)。”

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(chēng)：“基于FPGA，ISP能夠?qū)崿F(xiàn)明顯的差異化競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，比如我們展示的模塊提供了自動(dòng)曝光、自動(dòng)白平衡、自動(dòng)對(duì)焦等功能。FPGA帶來(lái)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是你可以靈活的調(diào)整攝像頭數(shù)量，調(diào)整特征參數(shù)，以達(dá)到一個(gè)滿(mǎn)意的結(jié)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(chē)上的電子外后視鏡系統(tǒng)，通過(guò)外部攝像頭和顯示器的配合，為駕駛員提供視野，同時(shí)可集成盲區(qū)預(yù)警、障礙物提示等功能。

蒲小雙認(rèn)為：“CMS系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)主要是有延遲性、圖像質(zhì)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(guò)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(shì)，同時(shí)支持靈活的輸入/輸出視頻接口，為客戶(hù)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能安全特性。

-Automate stack 3.0
萊迪思工業(yè)自動(dòng)化方案集成了馬達(dá)控制、工業(yè)互聯(lián)（Ether-Connect）、IIOT、PCIe以及AI在預(yù)測(cè)性維護(hù)的應(yīng)用（PdM）。

據(jù)介紹，這款方案一共有5塊開(kāi)發(fā)板，包括位于中間位置的Lattice CertusPro-NX，以及位于兩側(cè)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(gè)馬達(dá)。整個(gè)demo的控制操作在筆記本電腦上完成，通過(guò)MQTT over Wifi與主控板CertusPro-NX通信。

另外，在馬達(dá)的預(yù)測(cè)性維護(hù)（PdM）方面采用了AI技術(shù)，監(jiān)測(cè)馬達(dá)電流和負(fù)載情況，如果出現(xiàn)故障將及時(shí)上報(bào)給系統(tǒng)。

除了上述方案，萊迪思展示的還有單獨(dú)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(shí)，林國(guó)松說(shuō)道：“萊迪思投資了總部位于加拿大的AI公司（Miramatrix），該公司專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)基于CPU的AI算法。我們的目標(biāo)是把AI算法部署到低功耗、低成本的FPGA里。”

他舉例稱(chēng)，比如在PC上，如果一臺(tái)PC長(zhǎng)時(shí)間屏幕高亮，那么電池的續(xù)航能力就會(huì)降低。理想的使用情況是：使用者朝向屏幕時(shí)，屏幕點(diǎn)亮；使用者不朝向屏幕時(shí)，屏幕就不需要高亮，可以暗下去；當(dāng)使用者離開(kāi)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(shí)別人員的行為，功耗下降明顯。并且，這項(xiàng)功能不僅能夠用于改善用戶(hù)習(xí)慣，還可以用于增強(qiáng)PC端的數(shù)據(jù)安全。

林國(guó)松表示，在PC攝像頭里，通過(guò)小尺寸和低功耗實(shí)現(xiàn)的AI功能，證明了FPGA在邊緣AI領(lǐng)域的能力。此外，F(xiàn)PGA還能夠?yàn)檫吘堿I方案帶來(lái)靈活的接口轉(zhuǎn)換能力。“AI已經(jīng)展現(xiàn)出很好的使用體驗(yàn)，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(biāo)是將AI的能力移植到功耗低、成本低的方案里，同時(shí)方案的體驗(yàn)不受到影響?！?br />
對(duì)于FPGA廠(chǎng)商，都會(huì)被問(wèn)到FPGA和ASIC的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，在邊緣AI領(lǐng)域也不例外，這是一個(gè)老生常談的問(wèn)題，但是卻也常談常新。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，蒲小雙回應(yīng)稱(chēng)：“通常情況下，F(xiàn)PGA相較于ASIC成本會(huì)更高一些。不過(guò)，當(dāng)一個(gè)新需求出現(xiàn)時(shí)，市面上沒(méi)有ASIC產(chǎn)品可以使用，并且廠(chǎng)商對(duì)于上市時(shí)間有更迫切的要求，那么他就會(huì)選擇使用FPGA?！?br />
“FPGA廠(chǎng)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(huì)很有市場(chǎng)。所以，F(xiàn)PGA永遠(yuǎn)要走在市場(chǎng)的前面，客戶(hù)才需要你，這是FPGA主要的應(yīng)用之一。另外還有，客戶(hù)針對(duì)不同的需求去開(kāi)發(fā)自己的ASIC，在系統(tǒng)融合時(shí)各種ASIC可能沒(méi)辦法無(wú)縫銜接，這時(shí)候就需要FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)橋接的功能?！逼研‰p提到。

他特別強(qiáng)調(diào)：“最主要的是，F(xiàn)PGA產(chǎn)品以及相應(yīng)的方案要走在市場(chǎng)前面，不走在前面客戶(hù)就不會(huì)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(chǎng)需求的不同提供很多方案給客戶(hù)，目的就是幫助客戶(hù)、支持客戶(hù)?！?br />
針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，林國(guó)松補(bǔ)充說(shuō)：“ASIC的特點(diǎn)是芯片做特定功能很優(yōu)秀，F(xiàn)PGA的特點(diǎn)是通過(guò)二次開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)新的功能。這是技術(shù)演變的過(guò)程中，產(chǎn)品形態(tài)的不同體現(xiàn)?！?br />
2022年Q4，萊迪思發(fā)布了全新的Lattice Avant FPGA平臺(tái)，旨在將其行業(yè)領(lǐng)先的低功耗架構(gòu)、小尺寸和高性能優(yōu)勢(shì)拓展到中端FPGA領(lǐng)域。針對(duì)這款產(chǎn)品，蒲小雙介紹說(shuō)：“Avant通過(guò)采用全新的工藝，相較于同類(lèi)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(huì)，萊迪思并沒(méi)有帶來(lái)基于Avant FPGA平臺(tái)的方案。林國(guó)松解釋說(shuō)：“FPGA產(chǎn)品本身會(huì)有長(zhǎng)時(shí)間的優(yōu)化，需要持續(xù)進(jìn)行微調(diào)和軟件優(yōu)化，直到能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)。FPGA前期優(yōu)化花的時(shí)間越久，后面被替代的可能性越低。因?yàn)殚T(mén)檻夠高，想要替代需要花同樣的代價(jià)才能替代。萊迪思對(duì)Avant FPGA平臺(tái)期望很高，它將帶領(lǐng)公司進(jìn)入比現(xiàn)在大一倍的市場(chǎng)。”

小結(jié)

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(chǎng)商帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)，尤其是在產(chǎn)品上市周期層面。在這個(gè)大背景下，F(xiàn)PGA便有了大展身手的機(jī)會(huì)。在邊緣AI這個(gè)領(lǐng)域，萊迪思的產(chǎn)品將能夠給消費(fèi)、工業(yè)和汽車(chē)等領(lǐng)域的用戶(hù)帶來(lái)巨大的創(chuàng)新賦能價(jià)值。