当前位置:首页 > 专访 > 付斌
[导读]在第一款产品问世六个月后,日前Lattice宣布发布了这款平台的第二代产品——Certus™-NX,这款新产品拥有同类型产品脱颖而出的参数和性能,具有更高的I/O密度和功耗。

FPGA在数据时代有什么终极意义?从特性上来讲,相比内核执行外算法都是冻结的ASIC,可编程内核的FPGA拥有很强的灵活性和适应性;从功用上来讲,是摩尔定律放缓后至关重要的协处理器和桥接器件。

在异构计算的大背景下,FPGA愈发追求小尺寸、低功耗和高性能,这看准的便是FPGA固有的特性,可以说FPGA是数据时代现阶段最适合的产品。在追求极致性能上,除了增加I/O数量,甚至部分厂商为了追求灵活性和适应性把ASIC塞进了FPGA。

Lattice(莱迪思半导体)是利用28nm FD-SOI(耗尽型绝缘层上硅)这种工艺平衡FPGA的性能和功耗,让小型FPGA兼具“高性能”也具有“低功耗”两种特性。从技术上来讲,主要是因为FD-SOI可在衬底这部分进行电压控制,因此反馈偏压(Back Bias)是可控的,在此方面可自由进行低功耗和高性能的设定切换。

另一方面,传统使用SRAM制程的FPGA产品容易受到辐射干扰,而28nm FD-SOI则拥有较薄的氧化层,因此关键区域的减少,使得软错误率(SEU)随之而降。同时,与bulk CMOS工艺相比,28nm FD-SOI的漏电也降低了50%。

利用这种28nm FD-SOI的工艺,Lattice在去年专门发布了Lattice Nexus™这一技术平台进行多系列产品产出,与此同时还发布了首款产品CrossLink-NX。之前,21ic中国电子网曾经也重点对这种工艺的FPGA进行了讲解。

而就在第一款产品问世六个月后,日前Lattice宣布发布了这款平台的第二代产品——Certus™-NX,这款新产品拥有同类型产品脱颖而出的参数和性能,具有更高的I/O密度和功耗,21ic中国电子网记者受邀参加此次发布会。

当然,需要注意的是Lattice一直专注领域属于中端市场,主营范围还是低功耗的小型FPGA,产品主要聚焦在功能性和性价比上,本款产品亦是如此。

01

更极致的性能和安全性

从整体架构来看,Certus-NX与CrossLink-NX因为都采用的是28nm FD-SOI工艺,所以在特性上非常相似,均可切换低功耗和高性能模式,内嵌嵌入式闪存,配置了特有的DSP模块进行乘加法。

另外,在逻辑单元上也均为17-40K。在快速启动方面,两者均采用Lattice一贯的内嵌闪存,大大降低唤醒时间,达到无缝的视觉体验。

1Certus-NX详情

2CrossLink-NX详情

而从差异性来看,两款产品拥有两个关键的区分点:

一、Certus-NX去除了硬核MIPI D-PHY

根据莱迪思现场技术支持总监蒲小双(Jeffery Pu)的介绍,这主要是考虑到细分子市场对I/O个数的要求而进行的优化,去掉硬核MIPI D-PHY后每平方毫米的I/O个数有了显著地提升。

记者对两款产品的参数上进行了对比,两款产品最小尺寸均为6 x 6 mm(121 csfBGA),CrossLink-NX的I/O数量为72个,而Certus-NX的I/O数量为82个,相当于每平方毫米I/O数量提升了13%。

从应用上来讲, MIPI接口大多数与摄像头和传感器有关,前一代市场瞄准的是消费级市场嵌入式视觉方面,而本产品则更多发力于网络边缘应用添加处理和互连功能,这些应用一般来说强调使用PCle和千兆以太网。正因如此,这一代产品走的便是极致性价比和极致功耗性能,针对不同应用市场将硬核转化为性能。

二、Certus-NX增添了安全认证ECDSA位流验证

Jeffery Pu告诉记者,受到前几代产品的启发,包括Lattice以前推出的XO3D产品,内部拥有PFR功能,里面有很复杂的认证,借用这些概念放到新款产品里,这是相对于前一代产品非常明显的差距。

从技术上来讲,ECDSA英文全称Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,主要原理是创建数据数字签名,与AES(高级加密标准)不同,ECDSA不会对数据进行加密或阻止数据访问。当然,这款FPGA另外还是支持强大的AES-256位流加密的。

3Certus-NX实现最小尺寸上的ECDSA位流验证

从市场上来看,需要在嵌入式视觉方面发力的用户选择带有MIPI接口的CrossLink-NX即可,需要重点在工业、通信上添加处理和互连的则可选用性能更强劲的Certus-NX。

02

性能碾压同类竞品

在28nm FD-SOI工艺加持之下,以及Lattice一贯的低功耗FPGA经验,新产品在同类竞品中脱颖而出。需要注意的是,Lattice之前也多次强调自身专注的是消费级的低功耗FPGA,市场既需要追求尖端市场产品的厂商,也需要专注小尺寸产品的FPGA厂商。具体对比如下:

一、3倍的小尺寸,2I/O数量,70%I/O速率提升

Certus-NX在最小尺寸上,仅有6 x 6 mm,在I/O数量和速率上最接近的公司A的50K逻辑单元产品都已达到了10 x 10 mm尺寸了,而公司B的77K逻辑单元产品则达到了11 x 11 mm,相差了3倍之多。

而从I/O数量上来说,一方面,有着28 nm FD-SOI工艺加持,另一方面,毕竟这一代产品砍掉了MIPI硬核,数量提升是相当的明显的。当然相比传统工艺产品,28 nm FD-SOI工艺加持之下速率也提升了70%。

4:对比同类竞品Certus-NX有明显优势

二、4倍功耗降低

Lattice一直以来的优势便是低功耗,从参数上来看,在极端条件下对比公司B的77K逻辑单元产品最多降低了4倍。

从另一方面来看,低功耗就意味着更低的发热,在此方面电池就拥有最大化的寿命。这意味着,用电成本、散热成本、电池更换成本均有所降低。

5Certus-NX功耗降低4

三、12倍配置速度

配置速度是Lattice一直的强项,从CrossLink-Plus便开始加入这项功能。主要原理上是在产品中内嵌嵌入式闪存,加快了启动的速度。本代产品依然沿袭了前一代产品的3ms的I/O配置时间。

Jeffery Pu为记者介绍表示,传统FPGA一般加入的是SPI Flash,启动速度就取决于SPI的速度。早年传统FPGA能跑到50Mbps速率就很不错了,现如今新的SPI Flash基本可以达到130Mbps,但仍然不是能够达到秒开的效果。

Certus-NX主要使用的是QSPI,相比单通道的SPI,四个通道数据加载速度就会有明显的提升。不过,需要注意的是这需要FPGA具有相应的设计,才能支持快速配置。

很多情况下,在安全为首的系统中,启动时间有延迟会带来一定风险,无缝的启动显示既带来了更好的用户体验,也为安全增添了一分色彩。

6Certus-NX拥有12倍的配置速度

四、100倍降低软错误率(SER

从Certus-NX公布的数据来看,40K逻辑单元下SER达到了19.34,相比公司A的50K逻辑单元产品降低了超过100倍。这归功于28nm FD-SOI这种工艺带来的普惠,因为这种工艺拥有一层较薄的氧化层,因而减少了关键区域,从而降低了软错误率(SER)。

当然,不仅仅是软错误率这一指标,这种工艺还具有抗干扰性,在漏电上也降低了50%。

7Certus-NX软错误率降低了100

03

低功耗FPGA仍有许多值得期待

除了最新的FPGA,Lattice也在上半年发布了名为Lattice Propel的最新软件方案。据了解,Lattice Propel开发工具包含两大特色:IP整合工具Lattice Propel Builder,以及软件开发工具Lattice Propel SDK。

8Lattice的产品更新路线

Propel意为驱动、推进,这两个开发工具也切实地进一步推动了FPGA开发自动化。Lattice Propel Builder可让FPGA开发商以拖动IP区块形式进行设计,还能够自动联机产生代码;Lattice Propel SDK则具备软件套件建构、编译、分析和除错的应用程序,并以软件函式库与开发板级提供支持,让软件开发人员能在硬件就绪前进行软件设计,加速产品上市时程。

值得一提的是Lattice Propel是支持RISC-V IP的,众所周知RISC-V在嵌入式应用是极其重要的,透过最新FPGA开发环境,行业将迎来新的开发格局。

当然,基于Certus-NX这款产品的相关工具和IP也已提供下载使用,开发者将拥有更好的开发体验。目前,Certus-NX的样片已发往多个客户,开发板已可订购。

9:各类工具和解决方案加速开发

在发布会的最后,Jeffery Pu透露,28nm FD-SOI的Nexus技术平台的第三代产品将在今年下半年宣发,相关计划也非常多,低功耗FPGA市场下半年将有更多惊喜值得期待。

换一批

延伸阅读

[亚德诺半导体] 快来,为你的FPGA应用设计一款优秀的电源管理解决方案吧~

免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!...

关键字: FPGA 电源设计

[Achronix半导体] Achronix宣布其Speedcore eFPGA IP核出货量超千万个

中国深圳市,2021年3月 — Achronix日前宣布:其Speedcore嵌入式FPGA(eFPGA)硅知识产权(IP)内核的出货量已经超过1000万个,这些eFPGA IP产品搭载于多家客户的不同ASIC中。Achronix是...

关键字: IP Achronix FPGA

[基础知识科普站] 莱迪思Propel帮助设计人员快速创建基于处理器的系统

莱迪思Propel帮助设计人员快速创建基于处理器的系统

几乎所有的电子设计师和嵌入式系统开发人员都听过现场可编程门阵列(FPGA)。对于实际的FPGA器件,设计人员和开发人员都知道它拥有可编程架构,能够对其进行配置来而执行想要的功能,但他们的了解可能仅限于此。同样,当涉及创建一个可以在FPG...

关键字: ARM 视频采集处理系统 FPGA

[Achronix半导体] 用于先进视频处理解决方案的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)产品与技术

用于先进视频处理解决方案的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)产品与技术

部署先进的网络基础设施不仅可以解决数据传输量激增的问题,而且还能在诸如边缘、核心和云端等网络的不同部分进行数据处理。不足为奇的是大部分数据要么是视频,要么是图像,并且这些数据正以指数级速度增长,并将在未来几年内保持持续增长。因此,需要更...

关键字: 视频处理 MLP FPGA

[基础知识科普站] 深入浅出带你了解FPGA架构

深入浅出带你了解FPGA架构

数字集成电路有两种类型:ASIC和FPGA(现场可编程门阵列)。专用集成电路(ASIC)有一个预先定义的特定硬件功能,在生产后不能重新编程。但FPGA可以在制造后可无限编程。 FPGA是一种集成电路,一种可编程芯片,它允许工程师对...

关键字: Intel CPLD FPGA

付斌

103 篇文章

关注

发布文章

技术子站

关闭