《電子技術(shù)應(yīng)用》
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小尺寸FPGA如何發(fā)揮大作用

2025-02-24
作者:TECHnalysis Research總裁兼首席分析師Bob O’Donnell
來源:萊迪思
關(guān)鍵詞: 萊迪思 FPGA 芯片

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  與許多類型的器件一樣,,人們很容易陷入這樣的誤區(qū):大芯片比小器件更好,,更有影響力,。然而,,就FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)而言,,更小的芯片往往具有最大的應(yīng)用范圍和影響力,。

  小型FPGA廣泛應(yīng)用于各種設(shè)備,、應(yīng)用和行業(yè),,因為它們能夠可靠地執(zhí)行對許多不同類型智能系統(tǒng)的快速運行至關(guān)重要的關(guān)鍵功能,。同時由于其可編程的特性,它們可以很容易根據(jù)不同類型設(shè)備的特定要求進(jìn)行定制,。

  萊迪思半導(dǎo)體公司多年來一直在開發(fā)小型FPGA的獨特功能,,并圍繞這些功能建立了年收入約5億美元的業(yè)務(wù)。最近,,該公司推出了小型FPGA架構(gòu)的第二代版本,。全新萊迪思Nexus? 2平臺采用16nm TSMC FinFET工藝,具有較小工藝節(jié)點帶來的若干重要優(yōu)勢,。特別是,,與其他供應(yīng)商的競品相比,基于Nexus 2的芯片能夠以最佳的功率和更高的速度運行,,而且物理尺寸更小,。

  此外,萊迪思還在Nexus 2平臺中集成了更多更快的連接方案和增強的安全標(biāo)準(zhǔn)支持,。在連接性方面,,Nexus 2通過集成PCIe Gen 4控制器支持多協(xié)議16G SERDES,MIPI D和C-PHY速度高達(dá)7.98 Gbps,。該平臺還支持使用高速LPDDR4存儲,,從而實現(xiàn)更快的整體系統(tǒng)性能。

  在安全性方面,,Nexus 2支持256位AES-GCM和SHA3-512標(biāo)準(zhǔn),,并符合FIPS 140-3 Level 2標(biāo)準(zhǔn),所有這些都意味著采用該芯片的設(shè)備可以在敏感和關(guān)鍵任務(wù)環(huán)境中擁有更強的安全性,。此外,,由于此類FPGA通常用于壽命較長的設(shè)備中,因此Nexus 2平臺已為后量子時代做好準(zhǔn)備,大大減輕了系統(tǒng)設(shè)計人員的壓力,,因為他們知道這些設(shè)備甚至可以應(yīng)對未來潛在的安全挑戰(zhàn),。

  Nexus 2平臺的首款器件是萊迪思Certus?-N2系列通用FPGA,目前萊迪思的許多客戶都已收到樣片,。此外,,萊迪思還升級了萊迪思Propel和萊迪思Radiant設(shè)計軟件工具,以支持這些新的芯片,,便于系統(tǒng)設(shè)計人員就根據(jù)他們的特定需求進(jìn)行定制,。

  在這些新功能加持下,Certus-N2芯片將能夠在現(xiàn)有應(yīng)用中提供更高的性能,,為新應(yīng)用提供一系列機遇,。例如,在實際應(yīng)用中,,功耗比同類產(chǎn)品最高降低3倍,,這意味著新器件功耗更低、運行更可靠,,而且在電池供電的環(huán)境中,運行時間更長,。

  新平臺的性能提升體現(xiàn)在多個方面,。首先,SERDES,、DRAM,、閃存和PCI之間更快的帶寬連接使系統(tǒng)能夠更高效地工作,并與更高數(shù)據(jù)速率的外設(shè)連接,。這也是Nexus 2 FPGA的啟動速度比某些競品快得多(高達(dá)20倍)的關(guān)鍵原因,。

  由于FPGA通常在傳感器和計算之間扮演中間人的角色,并在更大的系統(tǒng)中提供互連點,,因此這些新功能為新應(yīng)用創(chuàng)造了機會,。例如,在采用分區(qū)架構(gòu)的現(xiàn)代汽車設(shè)計中,,這些分區(qū)之間需要快速,、可靠的互連。此外,,當(dāng)汽車行駛時,,Certus-N2幾乎可以瞬間喚醒,在響應(yīng)外部觸發(fā)數(shù)據(jù)方面可發(fā)揮巨大作用,。在使用高速電機控制機器人的環(huán)境中(如制造業(yè)),,類似的應(yīng)用也成為可能。

  Nexus 2的其他主要架構(gòu)優(yōu)勢包括:可定制邏輯單元的數(shù)量是第一代Nexus器件的2倍,DSP核心的數(shù)量是第一代的3倍多,,最多可達(dá)520個,。這些功能加在一起可以運行更先進(jìn)的算法,為提高邊緣推理應(yīng)用(如人或物體存在檢測,、圖像或音頻識別等)的準(zhǔn)確性和速度提供了可能,。

  雖然這些應(yīng)用可能不像當(dāng)今最新GPU那樣廣受關(guān)注,但小型FPGA所處理任務(wù)的關(guān)鍵性質(zhì)使其成為當(dāng)今眾多設(shè)備中絕對不可或缺的一部分,??刂茊舆^程、將傳感器連接到計算中心,、運行時間敏感的專用算法,,以及更多小型FPGA能夠?qū)崿F(xiàn)的功能,都是先進(jìn)系統(tǒng)運行的核心,。

  隨著當(dāng)今先進(jìn)設(shè)備不斷使用各類高級功能,,對支持這些基本操作的芯片的要求也在不斷提高。因此,,提升Nexus系列小型FPGA的性能,,是為下一代先進(jìn)系統(tǒng)提供動力的重要一步,也是影響深遠(yuǎn)的一步,。




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