电子产品世界

1 FPGA市场年增7.8%，高中低三分天下

据市场调查公司Scoop.market.us的数据，全球现场可编程门阵列（FPGA）市场有望在未来几年以7.8%的复合年增长率稳步增长。2022年，FPGA市场收入为65亿美元，预计2023年将增至70亿美元，2032年有望达到135亿美元。2022年，小型FPGA总贡献值是23亿美元，中端FPGA贡献18亿美元，高端FPGA贡献24亿美元，可见，高中低市场基本三分天下。

不过，这个市场的玩家并不多，据EEPW记者观察，AMD、英特尔长期占据中高端市场，莱迪思(Lattice)半导体、Microchip等厂商靠低功耗等特色在量大面广的低端市场徘徊。不过，莱迪思从2022年开始已有新动作，通过推出Avant™平台及第一款产品Avant-E™，试图进军中端市场。一年后的2023年12月，莱迪思更进一步，向中端市场升级推出了两个新系列：Avant-G™和Avant-X™。

表：FPGA按逻辑单元的分类

莱迪思作为中端市场的后来者，新产品靠什么夺取地盘？近日，莱迪思举办了中国媒体的线上发布会，现场技术支持总监蒲小双先生向EEPW等媒体记者做了介绍。

2 靠“小而美”成为出货量之王

据莱迪思数据，全球对FPGA的需求不断增长，过去十年有50亿片的出货量，预计未来十年数量还会翻番。莱迪思是出货量最大的FPGA厂商。

全球有5万多的FPGA开发者，每年FPGA的设计数量10万以上。自2018年以来，莱迪思生态系统扩大了5倍，现在为全球超过1万家的客户提供服务。

莱迪思的FPGA涵盖从网络边缘到云端，主要是三方面：网络边缘智能，传感器到云端互联，弹性的安全机制。 

3 不止于小规模，莱迪思向中端FPGA拓展

为了实现十年数量翻番的愿景，莱迪思需要向中端市场扩展。公司主要在三方面打磨产品：提高芯片速度，提高敏捷性，延长生命周期。

莱迪思2022年12宣布推出Avant中端平台，1年后又发布中端FPGA系列产品——莱迪思Avant-G和莱迪思Avant-X，分别定位通用设计和高级互连，用于通信、计算、工业和汽车市场等中端应用，提供低功耗、先进的互连和优化的计算能力。

众所周知，莱迪思的一个重要基因是低功耗。对于Avant，是如何延续这种低功耗的？蒲小双总监告诉EEPW记者，与莱迪思流行的小规模平台NEXUS一样，中端产品Avant同样是专为低功耗设计的可编程架构，同时优化了嵌入式存储器和DSP，使功耗较低。另外到中端FPGA时，逻辑单元规模到了200K、300K、500K级别，还要依靠先进的制程工艺来降低功耗，为此，Avant采用了台积电16nm FinFET工艺。 

两个新系列的主要特点如下。

Lattice Avant™-G FPGA系列

Avant-G通用FPGA旨在通过提供无缝、灵活的接口桥接和优化的计算来实现系统可扩展性，满足更广泛的客户需求。莱迪思Avant-G器件提供领先的信号处理和AI、灵活的I/O，支持一系列系统接口，同时提供2400 Mbps的专用LPDDR4存储器接口。 

Lattice Avant™-X FPGA系列 

Avant-X高级互连FPGA旨在实现高带宽和安全性，其功能集可根据客户对信号聚合和高吞吐量的需求量身定制。莱迪思Avant-X器件提供最高1 T/s的总系统带宽、带硬核DMA的PCIe® Gen 4控制器，以及用于加密动态用户数据的安全引擎，提供量子安全加密功能。 

为了使芯片简单易用，FPGA厂商往往在工具软件和解决方案上的投入很大。这次，莱迪思还发布了面向人工智能（AI）、嵌入式视觉、安全和工厂自动化的专用解决方案集合的最新版本，添加了新的特性和功能，帮助客户加快产品上市。此外，莱迪思还发布了其软件工具以及Glance by Mirametrix®计算机视觉软件的更新版本。 

需要补充的一点是：FPGA尽管是通用可编程逻辑器件，但FPGA厂商往往选择一些发展潜力较大的市场推出解决方案。对于莱迪思公司，主要面向六类市场应用推出了解决方案。随着此次Avant家族添丁的加持，进一步夯实了这些解决方案。

· 实现AI应用的Lattice sensAI™、

· 实现平台固件保护恢复机制的Lattice Sentry™、

· 实现嵌入式视觉的Lattice mVision™、

· 实现工厂自动化的Lattice Automate™、

· 推动5G ORAN部署的Lattice ORAN™，

· 实现先进自适应汽车设计的Lattice Drive™。

4 与竞品的硬核对比

如前所述，莱迪思的FPGA涵盖从网络边缘到云端，主要是三方面：网络边缘智能，传感器到云端互联，弹性的安全机制。此次莱迪思Avant剑指中端市场的竞品和MCU，列举了几个关键应用及指标对比。

·网络边缘智能

工业控制中的实时响应方面，在视频互联中，由于莱迪思的SERDES速度支持的协议更高以后，与其他FPGA相比，性能提升了2倍。

边缘AI方面，需要低功耗、快速反应的响应。在AI推理上，相对MCU，莱迪思FPGA的性能提高了35倍。

低功耗存储传输方面，由于莱迪思Avant-G/X的低功耗，使系统设计，特别是热设计更加简单化。莱迪思也优化了芯片的尺寸，使尺寸更小。由于低功耗的特性，也使产品电池寿命延长。

 用AI的算法增强工业安全方面，例如在一个场景中，莱迪思有一套软件可以识别已知被认可的操作员，另外有个功能会识别人员在操作中是不是专注，如果显示可能分心的时候，整个系统会发出警告。

· 传感器到云端的互连

应用众多。例如现在的工业摄像头种类、接口都很多，速度也越来越高，所以需要一些灵活的传感器桥接方案。还有一些SERDES标准的连接，例如PCIe SERDES的连接。莱迪思最新产品非常适合工业摄像头的小尺寸要求。因为工业产品的散热条件并不是那么好，对产品本身的功耗要求也越来越高，而低功耗是莱迪思一直以来的优势。

低功耗网络连接方面，由于莱迪思25 Gbps的SERDES拥有良好特性，功耗相对竞品比较低，所以可以简化温度的热设计管理，从而相应降低系统成本以及运作成本，同时提升系统的稳定性。

· 弹性的安全机制

在PFR（平台固件保护恢复）和数据保护方面。一个系统的保护，除了软件本身保护以外，更重要的是最底层的保护，莱迪思在此持续做了很多创新，使得加密敏捷性、应对后量子威胁、可信根等方面有较大的改进。相比竞品，配置时间快了10倍。

最先上电、最后断电的安全保护，特别是中端FPGA的上电速度相对较快，莱迪思的产品约在50毫秒以内，配置速度快了至少10倍（如下图）。这样也会简化系统设计，优化终端用户体验，提升安全和稳定性。 

在同样的规模下，莱迪思能够提供更小的封装。之所以能实现小尺寸也是因为功耗较低，因为封装的大小和产品散热条件是相关的。莱迪思可以实现封装尺寸缩小多达6倍，支持小尺寸系统设计。 

5 未来战略

莱迪思专注在Nexus和Avant两个平台上的推广。前者是小型FPGA，基于28纳米的FD-SOI工艺，有很多新产品，比较有特色的是CrossLink-NX FPGA，增加了USB接口，是很独特的芯片。

另外，莱迪思将专注在中端FPGA。除了已发布及此次新发布的Avant-E、Avant-G和Avant-X以外，公司还在规划开发第四、第五个芯片，以继续增强中端市场的实力。

（注：本文登于EEPW 2024年1-2月期）

关键词： FPGA 莱迪思 Lattice 中端FPGA

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