作為嵌入式系統(tǒng)核心，F(xiàn)PGA如何從產(chǎn)品和系統(tǒng)側(cè)賦能創(chuàng)新？

電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/吳子鵬）根據(jù)《2023-2028年中國FPGA芯片行業(yè)發(fā)展前景預測及投資戰(zhàn)略咨詢報告》，2022年全球FPGA市場規(guī)模為79.4億美元，2023年增長至93.6億美元，從2016年到2023年的年復合增長率為10.1%。從市場規(guī)模和增速不難看出，F(xiàn)PGA依然是一個小而美的市場，但深刻影響著全球各行業(yè)的科技創(chuàng)新。

在2024上海國際嵌入式展（embedded world China），作為低功耗可編程器件領先供應商，萊迪思再一次展示了自己的創(chuàng)新領導力。同時，在全球邊緣AI爆發(fā)的當下，萊迪思對FPGA的產(chǎn)品創(chuàng)新也有了新的思考和規(guī)劃。

FPGA引領終端創(chuàng)新

據(jù)介紹，本屆embedded world China，萊迪思面向AI、汽車和工業(yè)領域設計了8個特色展臺，展示FPGA在計算、數(shù)據(jù)并行、接口定義和車規(guī)級品質(zhì)等方面的能力。

比如在汽車領域，萊迪思展示的其中一款方案是Local Dimming。萊迪思亞太地區(qū)應用工程高級總監(jiān)Frank Xie表示，Local Dimming屬于eDisplay解決方案里面的一部分，萊迪思在這方面提供包括視頻處理、縮放和寬動態(tài)等方面的完整解決方案?！按舜握钩龅膁emo主要是展示Local Dimming在背部調(diào)光方面的能力，背光顯示面板的顯示質(zhì)量很大程度上取決于背光板的亮度控制，傳統(tǒng)方案是采用統(tǒng)一的光源，就會出現(xiàn)‘黑色發(fā)白’和‘亮區(qū)發(fā)暗’等問題，萊迪思的Local Dimming可以把屏幕分成非常小的分區(qū)，在高端顯示器或者汽車中控屏、副駕屏方面，這個分區(qū)數(shù)量可以達到2048甚至是數(shù)千的規(guī)模，然后每一個分區(qū)由獨立的LED來作為背光，這樣能夠顯著提升屏幕的對比度，帶來更好的觀看體驗?！?br />


在汽車領域，萊迪思展示的另一款方案是CMS應用demo。CMS的設計挑戰(zhàn)在于，光學和攝像頭成像具有一定的差異性，CMS采用攝像頭成像的方案，抑制強光和紅綠燈頻率捕捉等都會對攝像頭成像造成很大的挑戰(zhàn)。Frank Xie指出，“萊迪思的方案不僅能夠為汽車CMS實現(xiàn)相關的功能，同時也能夠提供額外的功能安全模塊，目前已經(jīng)和國內(nèi)幾家車廠形成了合作?！?br />


在AI方面，萊迪思今年帶來了更強的sensAI。sensAI包括了評估、開發(fā)和部署基于FPGA的機器學習和人工智能解決方案所需的一切——模塊化硬件平臺、演示示例、參考設計、神經(jīng)網(wǎng)絡IP核、軟件開發(fā)工具和定制設計服務。通過將內(nèi)置攝像頭與在萊迪思行業(yè)領先的低功耗FPGA上運行的機器學習模型相結(jié)合，萊迪思sensAI智能視覺傳感技術(shù)可以追蹤用戶在使用設備時的注意力，讓PC更加智能，更好地感知周圍環(huán)境。萊迪思現(xiàn)場演示人員在展示sensAI新demo時，不僅演示了通過注意力進行菜單選擇的功能，同時當演示人員注視到一定時間之后，電腦會自動打開文件夾。“這個功能是在去年的注意力感知軟件開發(fā)套件的基礎上引申出來的新功能。”



Frank Xie指出，萊迪思sensAI智能視覺傳感技術(shù)也可以用于用戶檢測，當一個用戶完成識別之后，除了他（她）之外沒有人可以打開這臺PC。“也已經(jīng)有客戶將我們sensAI的注意力機制的方案引入AR眼鏡里，通過用戶的眼球來進行選擇，提供更加豐富的控制功能?！?br />

邊緣AI大潮下，F(xiàn)PGA也在積極應變

在本屆embedded world China上，最熱門的話題無疑就是邊緣AI，F(xiàn)PGA也是實現(xiàn)邊緣AI重要的核心元件之一。那么，為應對邊緣AI的爆發(fā)性需求，F(xiàn)PGA會有怎樣的變化呢？

Frank Xie表示，“萊迪思的地位是讓我們的芯片能夠更加適用于打造邊端的AI功能。首先，低功耗一直以來都是萊迪思FPGA的主要優(yōu)勢。其次，在性能方面，我們在最新推出的Avant系列上，優(yōu)化了DSP架構(gòu)使其更加適用于邊緣AI方案，相較于我們之前的產(chǎn)品，Avant系列FPGA里的DSP能夠處理更多的數(shù)據(jù)?！?br />
據(jù)介紹，萊迪思Avant系列基于16nm FinFET平臺，該平臺提供強大的25 Gb/s SERDES、硬核PCI Express和外部存儲器PHY接口，以及適用于最新AI/ML和計算機視覺算法的大量DSP。“2023年，我們推出了Avant-E系列，可提供中端FPGA中極高的DSP和存儲邏輯比，支持高速外部存儲器?；谶@款產(chǎn)品，我們和國內(nèi)早期客戶的合作已經(jīng)到了小批量研制過程，主要是視頻處理的客戶?！?br />
除了更先進的制程和更新的產(chǎn)品系列，F(xiàn)PGA產(chǎn)品形態(tài)也在隨著需求的變化而變化，也就是從FPGA到SoC。針對這種變化，F(xiàn)rank Xie回應稱，“FPGA一旦發(fā)展到一定規(guī)模以后，肯定會走到片上系統(tǒng)，這不光是規(guī)模大了以后的自然需求，也是客戶對FPGA廠商的要求，因為有這么多資源以后，自然希望芯片平臺把越來越多的資源融合進來。做片上系統(tǒng)會有幾個方案，比如以軟核的方式實現(xiàn)MCU，也可以選擇ARM核，不同F(xiàn)PGA廠商在做產(chǎn)品定義時會有不同的抉擇。目前，國內(nèi)幾家FPGA廠商已經(jīng)在硬核方面有所動作，萊迪思已有產(chǎn)品里面還沒有真正把硬核放在里面，軟核只要有足夠多的資源就可以放進去。但是，在萊迪思規(guī)劃的線路圖里面是有包含硬核的片上系統(tǒng)的?！?br />

結(jié)語

FPGA一直以來都是引領創(chuàng)新的器件，因為一旦成熟的應用，用戶更加傾向于使用ASIC。在不斷的創(chuàng)新驅(qū)動下，中低端FPGA也在逐漸擁抱更先進的制程和更復雜的產(chǎn)品形態(tài)，這種蛻變將能夠讓FPGA更好地賦能嵌入式系統(tǒng)創(chuàng)新。