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莱迪思技术平台让你不断超越,轻松实现各种AI

作者:杨霞2020.12.18阅读 32110

  有近四十年历史的美国著名的低功耗可编程器件的供应商——莱迪思(Lattice)自2018年9月,Jim Anderson先生担任公司CEO,组建了新的管理团队以来,成员都是FPGA业界的精英。新的管理团队对公司的产品市场和运营战略、计划做了调整,这些调整不仅得到了华尔街的正面肯定,也获得了业界的高度评价。因此,促进公司股价大幅上涨,与2019年9月相比增长4倍多。无论是股价的上涨还是业内的获奖情况都反应了投资人和市场对莱迪思的高度期望。
  今年莱迪思股价在全球的大幅上涨,很大原因取决于中国的业绩在每一个季度都屡创新高,在疫情的特殊环境下逆风飞扬,业绩不断飘红。为此,莱迪思中国在2020年12月初特向各位用户和嘉宾展示了莱迪思硬件平台以及sensAI和供应链安全方案,介绍产品如何完美实现了低功耗、高可靠性、高性能的开发优势。
  
      FPGA平台的低功耗与高性能

  在很多便携、自动化领域,包括工业、汽车领域,都会需要产品的低功耗特性。它不仅降低运营成本,更重要的是可以扩展产品的温度范围并提高了产品的可靠性。据莱迪思副总裁、中国销售总经理王诚先生介绍,对比同类产品,莱迪思的功耗最高降低75%,即只有四分之一的功耗。在工业自动化、无人机、医疗、5G以及服务器上均有很好的扩展应用。举例而言,Certus?-NX-40系列FPGA在多个平台的相同环境下均有很好的功耗表现,除了设计上的优势,主要原因是莱迪思采用了FD-SOI的工艺,具有超高的性价比,同时也具有更好的功耗表现。一颗芯片能够做到跟竞争对手相比有两倍甚至更高性能的优化,这个取决于两点:即刚才言及的FD-SOI工艺,第二取决于整个芯片内部的资源配置。如一些马达控制,在汽车的发动机引擎里面可能需要环境温度是105度,甚至更高,目前传统的工艺,28纳米、40纳米都无法达到应用要求,而莱迪思新的FD-SOI工艺,就能以非常低的功耗帮助客户实现。功耗下降之后,莱迪思的性能并没有折中或者缺失。同样在高速显示连接上,包括高速性能优化、计算上都有更好的表现。这个应用的体现包括有一些多频的应用,加速的运算和一些莱迪思自主开发的电流环响应速度的应用。如典型案例零售的安全摄像头,许多实际应用说明相比市场同类产品,莱迪思的性能提升10倍,功耗下降3倍。
  另外值得一提的就是I/O特性,即高性能、更高反应速度的优化。其中一个性能,称作快速I/O响应。莱迪思最早一些产品就有这个特性,瞬间加载,瞬间I/O会有工作的信号出来。这种信号会帮助客户在电路板上完成对电源的管理,对电路板的信号管理,包括电路板所有CPU的控制,所以说莱迪思可以成为电路板上第一个供电,马上部署起来的器件,完成电路板的复杂控制。莱迪思的响应时间是在毫秒级。为此,在马达控制、人机交互包括汽车的ADAS上都有很好的应用。
  莱迪思可以给客户提供一个更为灵活的解决方案,同时成本上往往更具优势。需要强调的是,莱迪思产品的现场失效率是非常低的,其在行业内品质控制非常稳定。莱迪思可以在安全的应用下保证很好的性能,即使在恶劣的环境,包括在很长时间运行都有很好的性能表现。如-40度到125度,这不仅针对工业,甚至在汽车、航空、电子方面的要求都可以达到,芯片的设计和封装完全考虑到客户的种种实际需求。相关反馈统计,莱迪思的失效率是传统器件的1%,其产品可以做平台固件的设计保护,也可以做加密、解密、身份验证,包括加密引擎等。此外,优化尺寸,令其适合所有场景,尤其是在一些边缘的处理。
  下一代产品叫做莱迪思 Mach-NX,特点是在传统的CPLD应用上做了如下几方面的升级:第一方面是网络保护或者恢复的控制,网络安全是最重要的一个课题,在网络受到干扰、攻击甚至恶意攻击条件下,怎么保证网络的性能更加安全,可以提供一个全保方案。第二,灵活加密,不但是多样而且非常灵活,除了传统的AES直接加密以外,有更多可选的加密方式,包括一些类似复杂的校验方式、加密方式、密钥生成和保护。第三,动态、实时、端到端保护,莱迪思不但完成安全性的升级,还提供通道动态实时监控效果,一旦发生任何改变或者恶意入侵,或者系统崩溃,可以及时刷新、调整、上报。第四,快速定制化,每个客户有自己不同的系统要求,如果把客户的要求映射到系统里面,希望有一套工具和方法,莱迪思提供了一套完整的软件供应和应用,可以帮助客户把应用映射到莱迪思的芯片上,所以这是一个很重要的领域。未来CPLD除了传统的控制和简单的电路板粘合逻辑以外,可以实现网络层次的安全要求。
  同样,莱迪思产品可以做平台固件的设计保护,也可以做加密、解密、身份验证,包括加密引擎。同时抵御边信道的攻击,如一些恶意攻击,另外帮助客户锁定I/O端口,防止物理篡改。
  
       Nexus平台的创新点

  莱迪思副总裁,中国研发总经理任崎先生向我们分享了莱迪思在Nexus这个平台上的创新点,以及这些创新点给莱迪思的客户带来的效果。
  首先是电路设计,Nexus平台是基于莱迪思FD-SOI 28纳米的工艺来开发的,这个工艺跟传统的CMOS工艺有一些区别;最大的区别就是在它的源跟漏之间植入了超薄的一层氧化层,该超薄氧化层改善了整个工艺,大大降低了晶体管的漏源之间的漏电流,同时有助于提升莱迪思的可靠性,降低软错误率。FD-SOI在功耗方面和传统的CMOS相比要降低一半甚至以上,软错误率降到1%以下,这是一个非常惊人的改善。
  在电路设计方面也有很多创新。从客户角度而言,如果使用莱迪思的软件工具的话,可以达到达到高性能、低功耗。除了电路设计方面,莱迪思在整个芯片的构架上也做了优化。举一个例子,传统的FPGA的话,如果对于一些高密度的运算,常常会需要DSP跟Fabric跟EBR进行操作,常常会需要外挂DDR,为了满足存储器的需求。但是DDR也好,Fabric也好,EBR也好,所有的都会提高你的延时,同时对功耗受到影响。所以针对客户有高效计算的需求,以及近年来客户市场对AI应用的需求,莱迪思针对这样的构架做了优化,在莱迪思的Nexus平台上。这个优化是在DSP方面,使之能够来处理更多的高效、高密度的运算,莱迪思在芯片上,大家可以很容易看到整个Data Path延迟降低,性能提高,功耗也有很多的改善,这也是莱迪思在构架方面的具体案例,优化构架,以满足客户的需求。
  在Nexus平台上,做了很多基于应用的解决方案,这些方案包括人工智能、嵌入式视觉、安防所有这些解决方案都是希望帮助莱迪思的客户更方便的用莱迪思的产品,以便把产品推向不同的应用领域。如用Nexus平台的第一款芯片来实现的人员检测,它可以动态的、高速的在图像上识别人物。这种应用在工业安全、安防、汽车自动驾驶和智能设备上面都有广泛的前景。 
  其他应用包括用莱迪思的产品可以做传感器的桥接,把不同的DataStream Format进行变换桥接。第二个是图像处理,图像处理可以是3D的处理,或者景深的处理等等。还有是传感器的耦合,这个可以把来源于不同传感器的(DataStream)耦合到单一的(DataStream)进行处理或者进行显示。这些对AR/VR、无人机、自动驾驶、机器人方面都有重要的应用。
  任崎先生透露,莱迪思发布了Nexus平台以后,已经有产品不断推向市场,包括CrossLink,Certus?-NX,并且会加速推出不同新的产品在CrossLink这个平台上。
  
       未来战略,一览无遗
  未来,莱迪思产品会侧重在三个方面:首先是低功耗,大力扩展产品的应用范围。比如在工业、汽车领域,如需更强的环境温度兼容性,低功耗就显得尤为重要。第二个重点是高性能,在低功耗的同时选用可以兼顾高性能的新工艺。在半导体行业,功耗和性能要追求平衡,选用怎样的有效工艺能在功耗和性能之间达到平衡十分重要。第三个是强稳定性,很多工业类客户在长期使用莱迪思产品的过程中会发现其质量是非常可靠的。将近15年,没有遇到过质量问题,这非常具有说服力。莱迪思的产品从芯片设计,到产品的规格都达到了更高的要求。不仅仅是汽车,在其他要求更高的领域,产品的封装和测试都会选择更可靠的方案。

  莱迪思亚太区总裁徐宏来先生表示,听闻市场上28纳米FPGA的产品已经问世,莱迪思自然不甘落后,马上推出一款产品,改变市场格局。
  “莱迪思中国团队的使命,包括研发、销售,特别清晰,确定和坚定。第一,对内而言,我们是莱迪思的业务增长最强的发动机,因为我们在一个很好的市场里面,有很好的团队和技术。第二,对客户而言,因为FPGA本身产品的灵活性、可编程性,以及我们产品在低功耗的定位,低功耗也意味着成本的优势,所以我们的产品包括我们的技术支持,可以成为我们客户很好的创新的助推器,这就是我们这个团队的使命。刚才也介绍了FPGA有很多新的应用领域有待开发,这需要我们更多的,除了本地的团队以外,研发新的产品,新的方案。我们也会加速培育更多的技术合作伙伴在本地,使我们的产品应用领域有更好的扩展,市场接受程度有很好的提高。”