2025年FPGA的市场规模预计将突破125亿美元

　　可编程 “万能芯片”FPGA，自80年代中期发明以来迅速发展。FPGA可以通过软件手段更改、配置器件的内部连接结构和逻辑单元，完成既定的设计功能。通信、军工、消费电子、汽车、数据中心、工业是FPGA的主要应用领域。据有关机构的数据，虽然2013年至2018年增速曾经放缓，市场规模从45.63亿美元缓增至63.35亿美元，但随着近来5G、人工智能、物联网等数字化技术的更多应用，2025年FPGA的市场规模预计将突破125亿美元。

　　大数据分析、人工智能、深度学习、实时视频处理等热门技术纷纷走向云端，而面对云端强大的工作负载，CPU对高速处理、复杂计算的需求已显乏力，于是各大FPGA厂商在云端展开竞争，以应对快速变化的计算环境。

　　然而，面对各FPGA厂商的激烈厮杀，低功耗FPGA领先供应商莱迪思半导体近日在上海研发中心举行的新品发布会上，另辟蹊径，推出业界首款28nm基于FD-SOI的全新低功耗FPGA技术平台莱迪思Nexus以及基于该平台的系列产品Crosslink-NX，成功走出一条差异化之路。“作为第三大FPGA厂商，一直以来莱迪思巧妙躲避激烈的竞争，以小尺寸、低功耗的产品专注于消费电子领域，帮助消费类产品创新。但是由于消费类产品迭代速度非常快，很多技术无法复用，莱迪思需要根据市场变化不断调整产品，而新发布的Lattice Nexus技术平台是一个全新的理念，这个平台可以抵抗之前的缺陷，最大程度地复用莱迪思的创新技术，降低开发成本，加速系列产品的更迭”莱迪思半导体亚太区产品市场总监陈英仁说。

　　莱迪思半导体亚太区产品市场总监陈英仁

　　新平台，大作用

　　全新低功耗FPGA技术平台--莱迪思 Nexus是基于三星的28 nm耗尽型绝缘层上硅（FD-SOI）工艺技术开发的，可以为各类应用的开发人员带来低功耗、高性能的开发优势，如物联网的AI应用、视频、硬件安全、嵌入式视觉、5G基础设施和工业/汽车自动化等。不管是解决方案、架构还是电路设计层面， 莱迪思Nexus具有降低75%功耗以及100倍的可靠性提高的优势，另外，Nexus还具有高性能助力AI处理、小10倍尺寸的特性。

　　对于为什么FD-SOI能给莱迪思Nexus带来如此大的特性优势，陈英仁解释道，在很多应用场景中，“高性能”与“低功耗”通常来讲是背道而驰的，而28nm FD-SOI的工艺可以在底下来做电压控制，它可以控制反馈偏压（Back Bias），这样就可以有低功耗的设定或者高性能的设定，即IC可以根据设计工具设定为是要低功耗还是要高性能。如果设定为低功耗，就可以解决很多用电池的应用。为了追求便利性的，不仅是消费类，工厂端也会使用机器人、用电池来处理。所以莱迪思首先要解决一些需要低功耗的应用场景，减低功耗的同时也降低了成本。

　　此外FD-SOI 在性能上也有优化。首先增加了很多记忆体，它非常适合嵌入式视觉的处理、AI推理，或者是一些软核的处理。另外还可以加速I/O启动，或者是说整体上FPGA启动，同时I/O的数据也增加了。

　　28nm FD-SOI另一个优势是稳定性。“大部分消费类产品可能不在乎稳定性，出了问题可以重新开机，但很多应用场景不能重新开机，需要确保整个系统的稳定性，否则很有可能危及生命”陈英仁说道。

　　28nm FD-SOI工艺里有一个非常薄的Buried Oxide，可以把失效降低100倍，也就意味着可靠性增加了100倍，这对于汽车、工业、通信、数据中心、甚至航空都是非常重要的，尤其是航空、自动驾驶这些与人的生命息息相关的应用更是至关重要。

　　FD-SOI与bulk CMOS工艺相比，这项技术的漏电降低了50％。

　　莱迪思Nexus技术平台还增强了FPGA的并行处理和可重新编程能力，并且拥有网络边缘AI推理和传感器管理等当今技术趋势要求的低功耗高性能特性。还能加快莱迪思今后发布新产品的速度。此外，莱迪思Nexus技术平台还针对快速增长的应用提供易于使用的解决方案集合，即使客户不擅长FPGA设计，也能帮助他们更快地开发其系统。

　　新产品 助力嵌入式视觉和AI应用

　　其实除了专注于消费电子，莱迪思在小尺寸低功耗FPGA方面也有着非常高的市场占有率，同时嵌入式视觉同样一直是关注的重点。“当其他两家FPGA厂商冲上云端，专注数据中心做非常大颗的FPGA时，莱迪思会在中小尺寸FPGA上发力”陈英仁说。

　　因此发布会上，亮相了首款基于莱迪思Nexus FPGA技术平台的Crosslink系列的全新产品—Crosslink-NX。

　　CrossLink-NX为开发人员提供了构建通信、计算、工业、汽车和消费电子系统的创新嵌入式视觉和AI解决方案时所需的低功耗、小尺寸、可靠性和高性能特性。

　　5G互连、云端分析、工厂自动化和智能家居等技术趋势正推动市场对支持机器学习的嵌入式视觉解决方案的需求。然而，由于基于云端的机器学习会带来数据延迟、成本和隐私问题，开发人员需要将更多数据处理工作从云端转移到网络边缘。但是，这要求OEM厂商使用拥有高性能数据处理、以低功耗运行且尺寸较小的网络边缘AI/ML推理解决方案。

　　由于FPGA具有并行处理能力，因此是嵌入式视觉和AI应用的绝佳硬件平台。这种并行架构大大地加快了数据推理等特定处理工作的效率。

　　嵌入式视觉系统变得越来越复杂。如今的很多系统都使用多个图像传感器、显示屏和摄像头。由于网络边缘的设备具有严格的尺寸和功耗限制，这类系统的设计就会变得更为复杂。CrossLink-NX FPGA功耗极低、尺寸小、拥有高性能的接口以及强大的软件和IP库，仅单颗器件即可快速、轻松地为工业和汽车客户开发各类视频信号桥接、聚合和拆分应用，节省了大量的开发时间和资源。”

　　CrossLink-NX系列FPGA的设计采用了全新的莱迪思Nexus技术平台，结合了28 nm FD-SOI制造工艺与Lattice的全新FPGA架构，针对小尺寸、低功耗应用进行了优化。

　　与同类FPGA相比，CrossLink-NX不仅在功耗、尺寸、可靠性和性能方面领先，还拥有强大的设计软件、IP和应用参考设计的支持，这让开发人员可以轻松快速地将CrossLink-NX FPGA集成到全新或现有的网络边缘设计中。

　　与之前的CrosslinkPlus先比，陈英仁介绍到，CrossLink有37个I/O、CrossLinkPlus有29个I/O，CrossLink-NX最多有192个I/O，也就是说可以接更多的摄像头或者接更多的屏。D-PHY也从1.5G提升到了2.5G，逻辑单元从7k提升到40k。之前CrossLink是做一些桥接和协处理，基本上是简单的处理，而CrossLink-NX除了桥接之外还可以做更丰富的处理。

　　CrossLink-NX的主要特性包括：

　　低功耗——CrossLink-NX基于莱迪思Nexus FPGA技术平台，与同类FPGA相比，功耗降低75％

　　可靠性高——CrossLink-NX的软错误率（SER）比同类FPGA低100多倍，对于要求运行时绝对安全可靠的关键应用而言，是绝佳的解决方案选项。首款CrossLink-NX器件针对户外、工业和汽车等应用的运行环境进行了优化

　　性能——CrossLink-NX的下列三个特性使其性能大幅提升

　　支持高速I/O——CrossLink-NX FPGA支持各种高速I/O（包括MIPI、PCIe和DDR3存储器），非常适合嵌入式视觉应用

　　瞬时启动——某些应用不允许系统启动时间过长，例如工业马达控制。为了满足这类应用需求，CrossLink-NX可以在3毫秒内实现超快速的I/O配置，在不到15毫秒内完成全部器件配置

　　高内存与逻辑比——为了在网络边缘设备上高效地支持AI推理，CrossLink-NX平均每个逻辑单元有170 bit存储空间，拥有同类产品中最高的存储与逻辑比，性能是上一代产品的2倍

　　小尺寸——首款CrossLink-NX器件的尺寸仅为6 x 6 mm，比同类FPGA小十倍之多，能够更好地支持客户减小系统尺寸

　　软件工具和IP——除了全新的Lattice Radiant 2.0设计软件外，莱迪思还提供了包括MIPI D-PHY、PCIe、SGMII和OpenLDI等接口在内的IP核库，以及常用的嵌入式视觉应用演示，例如4：1图像传感器聚合

　　据陈英仁透露，目前在嵌入式视觉市场，还没有能与CrossLink-NX竞争的同类产品，CrossLink-NX计划于2020年上市，目前并已向部分客户提供器件样品。