作为莱迪思成功迈入中端FPGA供应商行列的标志性事件,2022年底低功耗中端Avant FPGA平台的发布,在与Nexus FPGA平台一起组成莱迪思“史上最强产品组合”的同时,也帮助公司打开了一扇通往30亿美元增量市场新大门。
解锁FPGA创新新高度
与Nexus产品相比,面向通信、计算、工业和汽车等领域的Avant平台在性能和硬件资源方面得到了进一步的强化,例如逻辑单元容量达到了500K,相比以往100K-150K的配置,提升了5倍;带宽提升了10倍;计算性能提升30倍。如果与同类竞品器件相比,功耗和封装尺寸分别降低了2.5倍和6倍,但速度却提升了2倍,可在小尺寸系统设计中实现更高的性能。
“低功耗”、“先进的互联”和“优化的计算”是Avant平台的三大核心特点。与现有的中端FPGA相比,得益于专为低功耗设计的可编程结构、功耗优化的嵌入式存储器和DSP、低功耗高性能SERDES与I/O设计、内置协议逻辑等全方位优化措施,Avant系列产品的功耗得到了显著降低,可帮助系统和应用工程师大幅提高功耗和散热设计的效率、降低运营成本、增强可靠性。
SERDES互联方面,目前,Avant最大能够支持25G SERDES,而以往莱迪思产品所能达到的SERDES最高速率是16G,此外,PCIe接口支持也升级到了Gen4 x8,内存支持则从LPDDR4扩展到DDR5。
“优化的计算”包含两个部分:一是瞄准AI推理应用,对片上计算单元中的DSP和嵌入式存储分布分别进行了强化和优化,更有利于边缘计算;二是增加了安全引擎,并优化、加强了加密算法。
与任何新的嵌入式设计一样,安全性必须放在首位。为此,莱迪思的工程师们在Avant平台中采用了广泛的安全功能,如AES256-GCM、ECC、RSA、防篡改和物理不可检测功能(PUF)。这些功能使配置和用户数据都要加密和验证,为确保FPGA免受恶意攻击提供高级别的防护。此外,软错误检测和纠正确保能够快速检测到导致软错误的环境影响,以便采取适当的行动启动。
新的里程碑
作为新的产品系列,针对不同应用场景和需求,陆续推出容量、接口、控制、视频规格不同的产品是一件十分自然的事情。因此,继2022年12月推出“专为网络边缘应用优化的低功耗FPGA”Avant-E之后,在2023年举行的首届线上开发者大会上,莱迪思又发布了“尖端的通用FPGA”Avant-G和“先进的互连FPGA”Avant-X,目标市场和Avant-E存在一定的差别。
Avant-G的关键特性包括领先的信号处理和AI,高度灵活的I/O支持各种系统接口,以及专用的LPDDR42400Mbps接口,可提供高达637K密度的系统逻辑单元、高达28-12.5G的SerDes、以及多达7200个INT8乘法器和35.6Mb嵌入式存储器。由于其SERDES速度和高速IO的嵌入式存储器速度更高,非常适合桥接功能,加之扩展能力强,可适用于不同规模的系统设计。
而更多面向“信号聚合”和“提升系统吞吐量”应用的Avant-X则拥有同类产品中最小的封装尺寸,可提供高达637K密度的系统逻辑单元和高达28-25G的SerDes,能够支持1TB/s的总系统带宽,也实现了带硬核DMA的PCIe Gen 4控制器特性。多达7200个INT8乘法器和35.6Mb嵌入式存储器,可实现AI/ML算法的高效实现以及高速接口的数据包缓冲,加上安全引擎加强,客户数据可进行动态加密。
与硬件产品配套的软件和解决方案堆栈也与产品实现了同步更新,包括用于AI的Lattice sensAI、用于嵌入式视觉的LatticemVision、实现安全功能的Lattice Sentry、用于自动化工厂的LatticeAutomate,通过升级加速器引擎提高性能、扩展IP和参考设计、添加安全功能以及启用更多行业标准,让客户的开发和上市时间进一步加快。
具体而言,Lattice sensAI性能提升3倍,以“支持更多网络条码检测和视频分析”;Lattice mVision提供更多扩展传感器/视频桥接方案,如MIPI转HDMI、SLVS-EC/MIPI转PCIe;Lattice Sentry“在网络弹性、信任方面,基于Mach-NX的平台固件保护恢复(PFR)在继续完善中,使得系统更容易保护、检测和恢复”;LatticeAutomate除了普通通信协议外,加强了对OPC UA的支持,包括马达控制参考设计。
软件工具方面,Lattice Propel和LatticeRadiant软件全面支持新的Lattice Avant-G和Avant-XFPGA系列,为Radiant引入增强的易用性和脚本编写,并扩展了PropelIP产品组合,帮助提升客户的设计体验和设计环境。同时,先进的视觉软件Glance by Mirametrix新增了Smart Avatar智能化身隐私功能和低功耗3D头部姿势检测,有助于增强其在各类市场网络边缘应用中的适用性。
应用场景更加丰富
网络边缘智能、传感器到云端互连和弹性的安全机制,既是Avant新品的重要威廉希尔官方网站 创新点,也是最能够发挥AvantFPGA优势的代表性场景。
例如在视频互联和AI推理场景中,由于Lattice FPGA支持更高的SERDES速度协议,性能可比其他FPGA提高2倍,AI推理性能比MCU提升35倍,这对追求实时响应的工业控制和边缘AI领域来说无疑是个好消息。而在低功耗存储传输系统中,得益于Avant-G/X高能效的存储接口设计,整个系统的功耗不但可降低2.5倍,而且热设计更加简单,产品的电池寿命也更长。
另一个典型的边缘AI加强应用来自工业安全领域,即“识别已知的操作员,发现‘专注/分心的操作员’,并做出警告”,这是通过用户认证实现安全和保护,提高安全性,并且优化了能效的代表性案例。
平台固件保护恢复、数据保护方面,得益于莱迪思在安全敏捷性、应对后量子威胁和可信根等领域具备的优势,以及“最先上电、最后断电的安全保护”,Avant实现了50ms以内的上电速度,配置时间提高10倍以上,从而简化了系统设计,优化了终端用户体验,提升了安全和稳定性。
结语
当前,越来越多的行业市场要求FPGA能够根据客户需求做定制化,或是提供更好的解决行业痛点的方案。因此,如何走出传统通用型应用市场,针对行业差异性、区分度,提供更适合每个行业的应用,这是FPGA新的发展机会,也是新的挑战。莱迪思正凭借快速扩展的硬件和软件产品组合,帮助客户以更高水平的能效和性能加速设计,开启下一个创新时代。
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原文标题:Avant FPGA:创新的步伐永不停歇
文章出处:【微信号:Latticesemi,微信公众号:Latticesemi】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
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