Avant FPGA：创新的步伐永不停歇

作为莱迪思成功迈入中端FPGA供应商行列的标志性事件，2022年底低功耗中端Avant FPGA平台的发布，在与Nexus FPGA平台一起组成莱迪思“史上最强产品组合”的同时，也帮助公司打开了一扇通往30亿美元增量市场新大门。

解锁FPGA创新新高度

与Nexus产品相比，面向通信、计算、工业和汽车等领域的Avant平台在性能和硬件资源方面得到了进一步的强化，例如逻辑单元容量达到了500K，相比以往100K-150K的配置，提升了5倍；带宽提升了10倍；计算性能提升30倍。如果与同类竞品器件相比，功耗和封装尺寸分别降低了2.5倍和6倍，但速度却提升了2倍，可在小尺寸系统设计中实现更高的性能。

“低功耗”、“先进的互联”和“优化的计算”是Avant平台的三大核心特点。与现有的中端FPGA相比，得益于专为低功耗设计的可编程结构、功耗优化的嵌入式存储器和DSP、低功耗高性能SERDES与I/O设计、内置协议逻辑等全方位优化措施，Avant系列产品的功耗得到了显著降低，可帮助系统和应用工程师大幅提高功耗和散热设计的效率、降低运营成本、增强可靠性。

SERDES互联方面，目前，Avant最大能够支持25G SERDES，而以往莱迪思产品所能达到的SERDES最高速率是16G，此外，PCIe接口支持也升级到了Gen4 x8，内存支持则从LPDDR4扩展到DDR5。  

“优化的计算”包含两个部分：一是瞄准AI推理应用，对片上计算单元中的DSP和嵌入式存储分布分别进行了强化和优化，更有利于边缘计算；二是增加了安全引擎，并优化、加强了加密算法。

与任何新的嵌入式设计一样，安全性必须放在首位。为此，莱迪思的工程师们在Avant平台中采用了广泛的安全功能，如AES256-GCM、ECC、RSA、防篡改和物理不可检测功能(PUF)。这些功能使配置和用户数据都要加密和验证，为确保FPGA免受恶意攻击提供高级别的防护。此外，软错误检测和纠正确保能够快速检测到导致软错误的环境影响，以便采取适当的行动启动。

新的里程碑

作为新的产品系列，针对不同应用场景和需求，陆续推出容量、接口、控制、视频规格不同的产品是一件十分自然的事情。因此，继2022年12月推出“专为网络边缘应用优化的低功耗FPGA”Avant-E之后，在2023年举行的首届线上开发者大会上，莱迪思又发布了“尖端的通用FPGA”Avant-G和“先进的互连FPGA”Avant-X，目标市场和Avant-E存在一定的差别。

Avant-G的关键特性包括领先的信号处理和AI，高度灵活的I/O支持各种系统接口，以及专用的LPDDR42400Mbps接口，可提供高达637K密度的系统逻辑单元、高达28-12.5G的SerDes、以及多达7200个INT8乘法器和35.6Mb嵌入式存储器。由于其SERDES速度和高速IO的嵌入式存储器速度更高，非常适合桥接功能，加之扩展能力强，可适用于不同规模的系统设计。

而更多面向“信号聚合”和“提升系统吞吐量”应用的Avant-X则拥有同类产品中最小的封装尺寸，可提供高达637K密度的系统逻辑单元和高达28-25G的SerDes，能够支持1TB/s的总系统带宽，也实现了带硬核DMA的PCIe Gen 4控制器特性。多达7200个INT8乘法器和35.6Mb嵌入式存储器，可实现AI/ML算法的高效实现以及高速接口的数据包缓冲，加上安全引擎加强，客户数据可进行动态加密。

与硬件产品配套的软件和解决方案堆栈也与产品实现了同步更新，包括用于AI的Lattice sensAI、用于嵌入式视觉的LatticemVision、实现安全功能的Lattice Sentry、用于自动化工厂的LatticeAutomate，通过升级加速器引擎提高性能、扩展IP和参考设计、添加安全功能以及启用更多行业标准，让客户的开发和上市时间进一步加快。

具体而言，Lattice sensAI性能提升3倍，以“支持更多网络条码检测和视频分析”；Lattice mVision提供更多扩展传感器/视频桥接方案，如MIPI转HDMI、SLVS-EC/MIPI转PCIe；Lattice Sentry“在网络弹性、信任方面，基于Mach-NX的平台固件保护恢复(PFR)在继续完善中，使得系统更容易保护、检测和恢复”；LatticeAutomate除了普通通信协议外，加强了对OPC UA的支持，包括马达控制参考设计。

软件工具方面，Lattice Propel和LatticeRadiant软件全面支持新的Lattice Avant-G和Avant-XFPGA系列，为Radiant引入增强的易用性和脚本编写，并扩展了PropelIP产品组合，帮助提升客户的设计体验和设计环境。同时，先进的视觉软件Glance by Mirametrix新增了Smart Avatar智能化身隐私功能和低功耗3D头部姿势检测，有助于增强其在各类市场网络边缘应用中的适用性。

应用场景更加丰富

网络边缘智能、传感器到云端互连和弹性的安全机制，既是Avant新品的重要技术创新点，也是最能够发挥AvantFPGA优势的代表性场景。

例如在视频互联和AI推理场景中，由于Lattice FPGA支持更高的SERDES速度协议，性能可比其他FPGA提高2倍，AI推理性能比MCU提升35倍，这对追求实时响应的工业控制和边缘AI领域来说无疑是个好消息。而在低功耗存储传输系统中，得益于Avant-G/X高能效的存储接口设计，整个系统的功耗不但可降低2.5倍，而且热设计更加简单，产品的电池寿命也更长。

另一个典型的边缘AI加强应用来自工业安全领域，即“识别已知的操作员，发现‘专注/分心的操作员’，并做出警告”，这是通过用户认证实现安全和保护，提高安全性，并且优化了能效的代表性案例。

平台固件保护恢复、数据保护方面，得益于莱迪思在安全敏捷性、应对后量子威胁和可信根等领域具备的优势，以及“最先上电、最后断电的安全保护”，Avant实现了50ms以内的上电速度，配置时间提高10倍以上，从而简化了系统设计，优化了终端用户体验，提升了安全和稳定性。

结语

当前，越来越多的行业市场要求FPGA能够根据客户需求做定制化，或是提供更好的解决行业痛点的方案。因此，如何走出传统通用型应用市场，针对行业差异性、区分度，提供更适合每个行业的应用，这是FPGA新的发展机会，也是新的挑战。莱迪思正凭借快速扩展的硬件和软件产品组合，帮助客户以更高水平的能效和性能加速设计，开启下一个创新时代。