很長一段時間以來，Lattice似乎都沒有推出主流FPGA市場的競品，而國內(nèi)這幾年中低端FPGA產(chǎn)品陸續(xù)問世，甚至已經(jīng)來到28nm。再加上獨立的FPGA廠商老大賽靈思，老二Altera已經(jīng)相繼被收購，這也讓業(yè)界對老三Lattice的前景發(fā)展頗為關(guān)心。但現(xiàn)在，Lattice帶著它“低功耗”標(biāo)簽的FPGA產(chǎn)品重新參與到主流FPGA競爭市場，劍指AI、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算、汽車多個市場。
將“低功耗”進行到底
低功耗一直是Lattice FPGA產(chǎn)品的代名詞。本次，Lattice推出的是CertusPro?-NX通用FPGA系列產(chǎn)品，它基于Lattice Nexus技術(shù)平臺，工藝依舊是28nm，定位在高級通用FPGA產(chǎn)品。CertusPro-NX再次體現(xiàn)了Lattice對低功耗和創(chuàng)新的詮釋。
據(jù)萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)總裁徐宏來介紹，CertusPro-NX這個產(chǎn)品是在上海設(shè)計研發(fā)的，我為此感到很自豪。它也是Lattice參與競爭主流FPGA市場的一款產(chǎn)品。憑借一如既往的低功耗，我們希望它能夠更好地服務(wù)于市場，尤其是在AI、物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。
新產(chǎn)品與同類FPGA相比，不僅功耗效率得到大幅提高，還在最小的封裝尺寸中提供了最高帶寬，且是同類產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4外部存儲器的FPGA。而Lattice的這款FPGA產(chǎn)品，也是充分滿足了行業(yè)的四大趨勢：低功耗便于優(yōu)化散熱管理、接口帶寬更高便于快速傳輸數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)邊緣設(shè)備的智能程度大幅提高和更多小尺寸的系統(tǒng)集成。
話不多說，直接看萊迪思CertusPro-NX FPGA系列產(chǎn)品的主要特性：
它具有行業(yè)領(lǐng)先的功耗效率，通過利用萊迪思在FPGA架構(gòu)方面的創(chuàng)新和低功耗FD-SOI制造工藝，CertusPro-NX器件提供卓越的性能，同時功耗比同類競品FPGA低四倍，如下圖所示。
還有行業(yè)最高的系統(tǒng)帶寬，CertusPro-NX FPGA支持多達8個可編程SERDES通道，速度高達10.3 Gbps，提供同類產(chǎn)品中最高的系統(tǒng)帶寬，從而支持主流的通信和顯示接口，如10 Gigabit Ethernet、PCI Express、SLVS-EC、CoaXPress和DisplayPort。
同時，它還優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)邊緣處理能力，為滿足網(wǎng)絡(luò)邊緣AI和機器學(xué)習(xí)應(yīng)用對穩(wěn)定的數(shù)據(jù)協(xié)處理的需求，CertusPro-NX FPGA的片上存儲器容量比同類其他FPGA高達65%（如下圖）。CertusPro-NX器件是目前唯一支持LPDDR4 DRAM存儲標(biāo)準(zhǔn)的低功耗FPGA，而由于LPDDR4 DRAM已成為未來主流趨勢，因此成為該器件的首選。
更值得一提的是，CertusPro-NX FPGA具有同類產(chǎn)品中最小的尺寸，它的設(shè)計面積僅為81mm2，比競品器件小6.5倍。對于工業(yè)攝像頭或通信系統(tǒng)中使用的SFP模塊的開發(fā)人員來說，小尺寸是一個關(guān)鍵的設(shè)計考慮因素。此外，CertusPro-NX FPGA支持多達100K邏輯單元，是目前所有基于Nexus的FPGA中邏輯密度最高的器件。
因為它瞄準(zhǔn)的是汽車、工業(yè)和通信等領(lǐng)域，這些關(guān)鍵型應(yīng)用必須有高的可靠性，實現(xiàn)可預(yù)測的性能并確保用戶安全。由于萊迪思Nexus技術(shù)平臺的創(chuàng)新，CertusPro-NX器件抗軟錯誤能力提高了100倍。
在基于這樣芯片基礎(chǔ)之上，Lattice也相應(yīng)提供了不同的方案集合，包括以下三個方面：sensAI（低功耗網(wǎng)絡(luò)邊緣AI）、mVision（低功耗嵌入式視覺）和Automate（加速工廠自動化）。
據(jù)萊迪思半導(dǎo)體現(xiàn)場技術(shù)支持總監(jiān)蒲小雙介紹，在器件的基本參數(shù)方面，邏輯單元的密度除了96K還有52K。傳統(tǒng)的EBR（嵌入式memory）可以達3.7Mb，還有大型RAM也能到3.6Mb，18×18的DSP個數(shù)也可以達156個，PLL可以達4個。另外在硬核模塊上，可以使10GE PCS、PCIe、還有千兆以太網(wǎng)的SGMII CDR、ADC等在芯片里面以硬核模塊存在。
這款產(chǎn)品于明年的第二季度將投入量產(chǎn)，2021年12月底就會有工程樣片。現(xiàn)在發(fā)布的Radiant3.0軟件已經(jīng)可以支持這款器件。
28nm之后，Lattice的謀劃
關(guān)于更先進工藝的布局，業(yè)界也一直很關(guān)心。萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)總裁徐宏來講到，28nm之后，Lattice也在布局更先進工藝的FPGA產(chǎn)品。開放地看，F(xiàn)D-SOI確實會帶來功耗的降低，但可能也有一些瓶頸，格芯發(fā)展到22nm就沒有往下走下去了。我們在下一代產(chǎn)品開發(fā)技術(shù)平臺，既使用不同的工藝，也會注重功耗的考量。同樣基于FD-SOI工藝，在Nexus平臺，未來我們還會推演出新的產(chǎn)品。
其實Lattice在過去一年多時間里，在Nexus這個平臺，基于FD-SOI平臺推出了很多不同的產(chǎn)品。其中，包括在嵌入式視頻方面應(yīng)用比較多的CrossLink-NX、重新定義的Certus-NX、去年Q4問世的基于安全的FPGA Mach-NX、以及這次新推出的CertusPro-NX。
Lattice最近發(fā)布的產(chǎn)品，尤其是基于28nm，是注重性能和功耗的平衡。Lattice相信在邊緣端的計算，對功耗還是很敏感，因為功耗不僅僅是待機時間的問題，也包括散熱、電路板設(shè)計會帶來一些額外成本。
不過在工藝的追逐上，徐宏來也表示，先進的制程確實可以帶來更多晶體管或者可以將更多的元件功能集成在一起，如果要提升半導(dǎo)體器件的性能，必須往先進的工藝上走，但也要綜合考量，要選擇合適的器件的工藝來優(yōu)化性價比。制程的選擇跟產(chǎn)品的晶體管規(guī)模有關(guān)，以一個100K的FPGA為例，從整個性價比來講，你沒必要用很高的制程，比如說16nm或者7nm制程，因為你的die size并不會隨著制程的先進而縮小，降低成本。尤其是先進的工藝，一套mask 10nm左右的幾千萬美金，28nm的一套mask可能100萬美金都不到，當(dāng)然你的產(chǎn)出也不一樣，對性能的要求也不一樣，這是需要綜合考慮的。
當(dāng)下芯片的發(fā)展逐漸來到ASIC方向，物聯(lián)網(wǎng)、汽車自動駕駛不同的應(yīng)用場景很多，光靠一個芯片主框架來支持已經(jīng)很難，F(xiàn)PGA也有一定的短板，對此，像賽靈思和英特爾都開始推出基于FPGA或者CPLD再加上ARM SoC的解決方案，來適應(yīng)不同應(yīng)用或者是技術(shù)的趨勢要求，這也拓展了FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域以及它的競爭力。
“一旦某一個行業(yè)對產(chǎn)品能夠同質(zhì)化，量又很大，還是會走ASIC這條路，因為它的性價比更高，也可以設(shè)更多的細分，追求一些差異化。對FPGA來說，包括 ARM-based SOC來說也是應(yīng)該有很大的競爭優(yōu)勢。但難是難在，要開發(fā)FPGA相關(guān)的應(yīng)用有一些專門的技能或者要求，這方面的投入也是很大的。”徐宏來談到。但仁者見仁智者見智，目前FPGA、SoC、ASIC、DSP，正在處于百花齊放的狀態(tài)。
獨立FPGA的生存
現(xiàn)在，全球頂級的獨立的FPGA廠商賽靈思以及Altera已經(jīng)相繼被收購，一時間，獨立FPGA的前路廣泛受到業(yè)界關(guān)注。關(guān)于此，徐宏來也告訴了半導(dǎo)體行業(yè)觀察記者他的看法，在他看來，不論是賽靈思還是Altera，他們在中低端產(chǎn)品的布局早已完成，需要往新的市場方向探索，例如云端的數(shù)據(jù)加速、AI等。單純從FPGA層面往數(shù)字加速發(fā)展可能會遇到一些技術(shù)的瓶頸，所以就必須與CPU和GPU結(jié)合在一塊。這也是為何英特爾和AMD為何斥巨資去收購FPGA的前兩大巨頭。
徐宏來也指出，Lattice將繼續(xù)定位在邊緣計算、汽車或者工業(yè)等中小規(guī)模FPGA上的應(yīng)用，專注于低功耗，不斷發(fā)展自己的業(yè)務(wù)，至于是否會有人收購Lattice，不好說。
Lattice也在探索一些新的市場機會，物聯(lián)網(wǎng)就是一個。徐宏來表示，物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，紛繁復(fù)雜，這對FPGA來說也是一個機會。可以利用它的靈活性，給客戶提供不同的有價值的解決方案。但難點在于很多物聯(lián)網(wǎng)客戶對FPGA不熟悉，需要我們提供大量的技術(shù)支持。業(yè)務(wù)量是不是能夠擴展起來還有一定的不確定性，這也是我們面臨一些挑戰(zhàn)。好處在于中國的客戶比較容易接受新的技術(shù)，這也給我們帶來很大的動力去跟本地客戶做一些這方面的合作。
此外，邊緣也可以利用AI的技術(shù)去做一些計算、數(shù)據(jù)處理。這個也是我們在準(zhǔn)備進去的地方，不過AI還是需要一定的客戶體驗的提升，這方面我相信FPGA可以起到一個先鋒開路的作用，F(xiàn)PGA作為可編程的邏輯器件，一旦把一個方案固化以后，可以用ASIC做到低成本或者性能優(yōu)化。邊緣端做AI，F(xiàn)PGA還是有它一定的優(yōu)勢。徐宏來認為。
寫在最后
目前缺貨也波及到了FPGA行業(yè)，徐宏來也表示，原來產(chǎn)品交期差不多一個季度，現(xiàn)在已經(jīng)翻倍了，甚至有的翻了3倍，Lattice也在努力擴展產(chǎn)能，尤其是封裝這塊。我們明年的訂單已經(jīng)拿到七八成，供貨量正在不斷增長，汽車是我們重點發(fā)展的方向，在供貨上也會給予更高的優(yōu)先級。
