莱迪思：只要技术不断演进，FPGA就有生存空间

电子发烧友网报道（文/吴子鹏）FPGA最大的优势和魅力在于可编程和可重构，这一特性让FPGA多年来一直在引领数字电路创新。在2023上海国际嵌入式展（embedded world China 2023）上，莱迪思亚太区市场开拓总监林国松表示：“FPGA的灵活性让它能快速应用于前沿方案，当需求超过特定体量后，用户就会转向ASIC来降低成本。以AI领域来说，当一项AI功能没有固化之前，采用灵活的FPGA来实现就是很好的方式。”

他强调道：“只要有技术演进，FPGA就不会失去生存空间。”

在2023上海国际嵌入式展上，作为核心器件厂商，莱迪思展示了多款基于FPGA的创新型应用方案，对消费、工业和汽车等领域业者，有很大的创新指导意义。

多款FPGA方案亮相

如上所述，在本次展会上，莱迪思展示了丰富的方案，这些方案无一不在说明，FPGA在前沿创新方面具有突出的优势。

-基于FPGA的ISP方案
莱迪思亚太区现场技术支持总监蒲小双指出：“在车载与工业应用中，与摄像头相关的ISP需求越来越多。根据场景不同，这些需求对分辨率和摄像头数量的要求不一，可以采用SoC或者ASSP实现，也可以采用FPGA实现。”

莱迪思ISP方案的特征规格如下：
·Sony IMX535摄像头
·SLVS-EC接收，2通道
·4K (3840 x 2160), 30帧/秒， raw 10
·Lattice ISP pipeline: BLC, 3A, CFI, AWB, CCM, TMAP, CSC, NR2D等
·DP发送， 4通道

蒲小双称：“基于FPGA，ISP能够实现明显的差异化竞争优势，比如我们展示的模块提供了自动曝光、自动白平衡、自动对焦等功能。FPGA带来的另一个优势是你可以灵活的调整摄像头数量，调整特征参数，以达到一个满意的结果。”

-基于FPGA的CMS解决方案
CMS（Camera Monitor System，摄像头监控系统）一般是指汽车上的电子外后视镜系统，通过外部摄像头和显示器的配合，为驾驶员提供视野，同时可集成盲区预警、障碍物提示等功能。

蒲小双认为：“CMS系统的技术难点主要是有延迟性、图像质量（ISP）、功能安全等方面的性能要求。纯显示型方案成本更低，上手更快，更容易被接受。”莱迪思CMS解决方案ISP图像处理由ASIC完成，图像的缩放、分割和拼接由FPGA完成。

通过使用FPGA，该方案拥有更低延迟(<50ms)，更快上电，更低功耗等优势，同时支持灵活的输入/输出视频接口，为客户系统实现功能安全特性。

-Automate stack 3.0
莱迪思工业自动化方案集成了马达控制、工业互联（Ether-Connect）、IIOT、PCIe以及AI在预测性维护的应用（PdM）。

据介绍，这款方案一共有5块开发板，包括位于中间位置的Lattice CertusPro-NX，以及位于两侧的四块Lattice Certus-NX。Ether-Connect主站采用CertusPro-NX 100K FPGA，从站采用Certus-NX 40K FPGA，共有2条链路，每条链路控制2个马达。整个demo的控制操作在笔记本电脑上完成，通过MQTT over Wifi与主控板CertusPro-NX通信。

另外，在马达的预测性维护（PdM）方面采用了AI技术，监测马达电流和负载情况，如果出现故障将及时上报给系统。

除了上述方案，莱迪思展示的还有单独的Ether-Connect方案，基于FPGA的直下式背光控制方案，以及基于莱迪思低功耗FPGA的Edge AI等。

边缘AI大潮中的FPGA

在介绍基于莱迪思低功耗FPGA的Edge AI方案时，林国松说道：“莱迪思投资了总部位于加拿大的AI公司（Miramatrix），该公司专门设计基于CPU的AI算法。我们的目标是把AI算法部署到低功耗、低成本的FPGA里。”

他举例称，比如在PC上，如果一台PC长时间屏幕高亮，那么电池的续航能力就会降低。理想的使用情况是：使用者朝向屏幕时，屏幕点亮；使用者不朝向屏幕时，屏幕就不需要高亮，可以暗下去；当使用者离开后，屏幕就可以熄灭。莱迪思将FPGA引入到PC中，可以减少用高功耗的CPU去识别人员的行为，功耗下降明显。并且，这项功能不仅能够用于改善用户习惯，还可以用于增强PC端的数据安全。

林国松表示，在PC摄像头里，通过小尺寸和低功耗实现的AI功能，证明了FPGA在边缘AI领域的能力。此外，FPGA还能够为边缘AI方案带来灵活的接口转换能力。“AI已经展现出很好的使用体验，现在大部分AI方案都是部署在通用器件上，莱迪思的目标是将AI的能力移植到功耗低、成本低的方案里，同时方案的体验不受到影响。”

对于FPGA厂商，都会被问到FPGA和ASIC的竞争关系，在边缘AI领域也不例外，这是一个老生常谈的问题，但是却也常谈常新。针对这个问题，蒲小双回应称：“通常情况下，FPGA相较于ASIC成本会更高一些。不过，当一个新需求出现时，市面上没有ASIC产品可以使用，并且厂商对于上市时间有更迫切的要求，那么他就会选择使用FPGA。”

“FPGA厂商最喜欢的就是产品的特性经常性改变，面向的需求不断的更新，那么FPGA就会很有市场。所以，FPGA永远要走在市场的前面，客户才需要你，这是FPGA主要的应用之一。另外还有，客户针对不同的需求去开发自己的ASIC，在系统融合时各种ASIC可能没办法无缝衔接，这时候就需要FPGA来实现桥接的功能。”蒲小双提到。

他特别强调：“最主要的是，FPGA产品以及相应的方案要走在市场前面，不走在前面客户就不会选择你。这就是为什么，莱迪思除了不断出新产品以外，还要根据市场需求的不同提供很多方案给客户，目的就是帮助客户、支持客户。”

针对这个问题，林国松补充说：“ASIC的特点是芯片做特定功能很优秀，FPGA的特点是通过二次开发实现新的功能。这是技术演变的过程中，产品形态的不同体现。”

2022年Q4，莱迪思发布了全新的Lattice Avant FPGA平台，旨在将其行业领先的低功耗架构、小尺寸和高性能优势拓展到中端FPGA领域。针对这款产品，蒲小双介绍说：“Avant通过采用全新的工艺，相较于同类产品功耗更低，拥有更快的Serdes速度和更高的通道数。”

本次展会，莱迪思并没有带来基于Avant FPGA平台的方案。林国松解释说：“FPGA产品本身会有长时间的优化，需要持续进行微调和软件优化，直到能够实现量产。FPGA前期优化花的时间越久，后面被替代的可能性越低。因为门槛够高，想要替代需要花同样的代价才能替代。莱迪思对Avant FPGA平台期望很高，它将带领公司进入比现在大一倍的市场。”

小结

目前，AI产业正在经历高速的发展，产品更新迭代的速度非常快，这给终端厂商带来了很大的挑战，尤其是在产品上市周期层面。在这个大背景下，FPGA便有了大展身手的机会。在边缘AI这个领域，莱迪思的产品将能够给消费、工业和汽车等领域的用户带来巨大的创新赋能价值。