中端通用FPGA格局微妙生变

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中端通用FPGA格局微妙生变

FPGA是半导体产业中规模并不算大的一个领域。一直以来，传统FPGA主要用于通信、军工和芯片原型验证等领域，被赛灵思和Altera两家巨头占据绝大部分市场份额，整体市场格局一直比较稳定。不过，随着赛灵思继Altera之后走上被收购之路，大规模FPGA厂商以独立姿态存在的时代画上句点。再加上新涌现的市场需求，可能给细分领域的FPGA带来新机会。



+ @# N, @* e6 v0 e7 w/ G5 i中端通用FPGA面临机遇
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新兴应用的崛起，带来新的市场需求。尤其在5G和AI的双轮驱动下，边缘设备的智能程度大幅提高。从边缘计算所处的物理环境来看，需求复杂多样，空间、温度、电源系统等方面往往有诸多限制，对低功耗、小尺寸有一定要求。但与此同时，又要求较高的实时性和计算能力。
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. C8 z8 X, V2 ]( j  aFPGA兼具高计算性能和低延迟优势，低功耗FPGA更适合部署在边缘侧，满足智能系统的数据协同处理、5G通信基础设施中的高带宽信号桥接、以及ADAS系统中的传感器接口桥接等需求。艾瑞咨询在一份边缘计算报告中指出，FPGA能够更好地满足边缘侧对性能、能耗及延迟的要求。

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当务之急则为把蛋糕做大

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1 o/ a! Y7 H7 x2 w! c专注于低功耗FPGA的莱迪思半导体（Lattice），不论是产品设计还是工艺选择，可以说一直在功耗和性能的平衡中前进，其产品多用于工业、汽车以及多种边缘计算应用中。与主攻高算力、高性能的赛灵思、Altera（已并入英特尔PSG部门）相比，走的是差异化的发展路线。
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) i7 S2 Q% q1 l. wLattice最近推出了一款增强型通用FPGA产品CertusPro-NX，是其Nexus平台FPGA产品中逻辑密度最高的器件。这款产品的推出，除了自身的创新和提升，其实也代表了FPGA的发展契机以及一些微妙的格局变化，在工业、汽车、通信等应用中，它将与市场上已有FPGA方案展开竞争，被认为是Lattice“回归主流FPGA之作”。
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- w( Q3 u& y# N  W! E3 i! ^+ lLattice亚太区总裁徐宏来对<与非网>表示，所谓“主流FPGA”，就是指通用型FPGA。未来将会在这方面持续投入，预计2022年下半年推出新的Avant平台，以及基于该平台的一系列通用或适合特定市场的FPGA。

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梳理一下Lattice 的FPGA产品路线图，可以发现CertusPro-NX这款产品规划已久。这是Lattice在过去18个月内推出的第四款基于Nexus技术平台的产品，前三款产品分别是主攻嵌入式视频应用的CrossLink-NX、经过重新定义的Certus-NX、第二代安全FPGA Mach-NX。“基于Nexus平台的一系列产品，可以让我们的市场规模扩展到30亿美金”， 徐宏来说道。
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$ S8 q' F; @! N# k$ c9 u抓住边缘计算市场机会

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5 H; H9 J" X3 ~9 m# J5 v根据莱迪思现场技术支持总监蒲小双介绍，与竞品相比，CertusPro-NX最大的特点在于不仅功耗效率得到了大幅提高，还在更小的封装尺寸中提供了更高带宽，且是同类产品中唯一支持LPDDR4外部存储器的FPGA产品。通过利用莱迪思在FPGA架构方面的创新和低功耗FD-SOI制造工艺，CertusPro-NX器件的功耗比同类竞品FPGA低四倍。
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CertusPro-NX FPGA支持8个可编程SERDES通道，速度10.3 Gbps，支持主流通信和显示接口，如10 Gigabit Ethernet、PCI Express、SLVS-EC、CoaXPress和DisplayPort。

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为满足网络边缘AI和机器学习应用对稳定的数据协处理的需求，CertusPro-NX FPGA支持100K逻辑单元，是基于Nexus的FPGA中逻辑密度最高的器件，其片上存储器容量也比同类其他FPGA高出约65%。


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8 Y5 e1 U. j. d9 T/ M9 K( a对比竞品Cyclone V GT、Cyclone 10 GX、kintex-7、Artix-7,CertusPro-NX面积仅为81mm2，比竞品器件小6.5倍。蒲小双表示，对于工业摄像头或通信系统中使用的SFP模块开发人员来说，小尺寸是一个关键的设计考量因素。此外，考虑到汽车、工业和通信领域的关键型应用所需的高可靠性，实现可预测的性能并确保用户安全，Lattice将CertusPro-NX器件抗软错误能力提高了100倍，并可在-40℃至125℃的结温范围内正常工作。
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! U' S9 C; t$ @$ g! _28nm FD-SOI应用周期还很长

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Nexus平台几代产品都沿用的28纳米FD-SOI工艺，该工艺应用周期是否还很长？徐宏来的答案是肯定的，他认为FD-SOI会带来功耗的降低，特别在边缘计算领域，对功耗的敏感会带来很大的对FD-SOI工艺的需求。至于未来会不会考虑一些潜在的工艺类型？他强调，即使下一代产品平台会用不一样的技术，但会着重功耗的考量。


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在FPGA制程的选择上，徐宏来表示，不见得一定要追求很高的工艺制程，先进制程固然可以带来更多晶体管或功能集成，可以集成更多的元件，但是选择哪种制程，需要综合考虑晶体管规模、工艺对性能的影响，包括弱电流、频率等，同时要考虑产能和整体的投入产出。
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当前，国内一些FPGA公司也开始进入28nm，瞄准中型FPGA市场，这也是Lattice将在中国本土面临的竞争。未来，Lattice将从两个方向打造差异化优势：一是更多的逻辑单元，像最新的CertusPro-NX的100K逻辑单元，证明了Lattice在提升逻辑密度方面的能力；另一方面，将会向专用且兼具灵活性的方向发展，针对特定细分场景进行优化。
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' H+ Z( c+ g# }' v  V4 l缺货大潮下将优先汽车供应
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1 O9 ?, M4 Z4 m, |. Q- W& \赛灵思和英特尔PSG在中低端市场的布局已经完成，需要向更大的全球化的市场方向发展，现在最为确定的机会就是云端的数据加速，但是需要和CPU、GPU结合去发力，这也是FPGA双雄相继被收购的主因。
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1 J" |' l2 W! {+ p此外，FPGA还有一个鲜明的“开路先锋”的标签。在IoT、5G等发展过程中，一些新兴场景或应用需求还不明确的情况下，FPGA作为可编程的逻辑器件，能够起到很好的开路先锋的作用。但是，一旦最终应用成型，需求固化，进入大规模铺量阶段，ASIC芯片就会迅速接盘，在成本等方面超越FPGA。这些既是FPGA的优势，也是它一直以来的一个无奈处境。
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" ~$ l, K8 r/ r# ^在这种情况下，Lattice一直紧锁低功耗FPGA市场，并且目前借着边缘计算的机会，在新兴应用市场拓展规模，也是一种聪明的打法。
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* G2 }8 c1 x& h2 s: b对于一直在中低端碎片化市场寻求生存机会的FPGA厂商，边缘计算就像是时代的馈赠，恰如其分地契合了他们的特长和目标。
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对于Lattice来说，工业、汽车肯定是近两年的重点。在全球芯片都在短期的情况下，汽车会是重中之中。徐宏来表示，将会在供货上给汽车更高的优先级。这方面的的量不是太大，但同时又有一些独特要求，会把更多的产能资源给汽车市场。对于几个大的客户，以及国内的新兴汽车企业，都会全力来支持。

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