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莱迪思Nexus技能渠道:从头界说低功耗、小尺度FPGA

物联网AI、嵌入式视觉、硬件安全、5G通信、工业和汽车自动化等新兴应用正在重新定义开发人员设计网络边

物联网AI、嵌入式视觉、硬件安全、5G通讯、工业和轿车主动化等新式运用正在从头界说开发人员规划网络边际产品的硬件要求。为了支撑这些运用,网络边际设备的硬件计划需求具有下列特征:

●   低功耗

●   高功用

●   高稳定性

●   小尺度

莱迪思的研制工程师几年前就开端着手FPGA开发工艺的立异,旨在为客户供给具有上述特性的硬件渠道。终究莱迪思成为业界首个支撑28 nm全耗尽型绝缘体上硅(FD-SOI)工艺的低功耗FPGA供货商。该工艺由三星研制,与现在大多数半导体芯片选用的bulk CMOS工艺有些类似,但优势更为明显,能在明显下降器材尺度和功耗的一起,大幅提高功用和稳定性。

除了支撑全新的制作渠道,莱迪思还依托其低功耗、小尺度FPGA抢先开发商的职业经历,在体系规划的各个层面(从完善的体系处理计划到FPGA架构,再到电路)获得立异,进一步下降功耗,减小FPGA尺度,一起提高体系功用。全新的制作工艺与多个层面的立异催生了莱迪思Nexus™ FPGA开发渠道。

莱迪思Nexus从头界说低功耗FPGA

FD-SOI工艺让莱迪思的工程师能够开发全新电路规划,充分发挥该工艺的固有优势。其优势之一便是FD-SOI支撑可编程基体偏压(body bias),这是一种坐落晶体管基体上的块电阻,能让开发人员在晶体管运转期间进行动态调理。莱迪思的研制团队发明的可编程基体偏压,能够依据规划的功耗和散热办理需求,让器材以高功用形式或低功耗形式运转。只需通过软件开关即可操控运转形式。开发人员通过对基体偏压进行编程完成高功用或低功耗之间的切换,能够优化 FPGA 的功耗/功用,更好地满意运用的功耗和散热办理需求。这不只有助于下降电池供电的网络边际设备的功耗,还能下降工业和数据中心等运用的电力本钱。依据莱迪思预算,根据Nexus渠道的FPGA的功耗将比同类竞品最多削减75%。

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图1:可编程基体偏压让运用莱迪思FPGA的开发人员能够亲近操控电路的泄电流,一起对器材进行微调,完成低功耗或高功用形式

莱迪思Nexus加快AI处理功用

为了支撑AI等网络边际新式技能,设备的开发人员需求让体系愈加智能。他们的做法是为体系集成更多智能功用,然后让设备在网络边际端履行实时数据处理和剖析。但是AI的规划人员面对许多应战。AI推理算法需求很多核算,还要求具有大型存储模块在本地存储数值用于核算。曾经AI处理计划的开发人员需求高水平的DSP来完成算法时,他们往往挑选外部资源,如体系中或许云端的另一个处理器。但是在片外履行AI核算会导致数据推迟,此外将客户数据发送到云端还会引发数据隐私问题和安全隐患。

有了Nexus FPGA技能渠道,莱迪思能够通过集成更大的RAM和优化的DSP模块在本地存储数据和履行核算处理推迟问题。Nexus FPGA比之前的莱迪思FPGA功用提高了一倍(一起功耗下降一半),因而开发人员能够在网络边际完成AI推理算法。网络边际AI推理的潜在运用包含主动工业机器人、ADAS体系、安防摄像头和智能门铃等。

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莱迪思Nexus FPGA供给高稳定性

一般的半导体器材因为高能粒子(如宇宙射线和α粒子)碰击晶体管,功用会遭到危害;这一现象被称为软过错。从软过错中康复需求重置FPGA,这关于那些不允许体系中止哪怕几毫秒的要害运用而言,明显不适用。为了处理这一难题,选用bulk CMOS工艺开发的器材一般会运用一些功用来校对软过错,例如片上软过错校对(SEC)和过错代码校对(ECC)模块。莱迪思根据Nexus渠道的FPGA不只支撑以上功用,还具有一层极薄的氧化物(得益于FD-SOI工艺)维护FPGA中的晶体管,避免高能粒子对基底产生影响。因而根据莱迪思Nexus技能渠道开发的FPGA与同类FPGA产品比较,软过错率可下降100多倍。由此带来稳定性的大幅提高,关于任何运用而言都不失为抱负之选,尤其是轿车和工业范畴的一些要害运用,其器材毛病或许导致严重人员损伤和财产损失。

小尺度不在话下

莱迪思Nexus技能渠道还能满意网络边际设备不断精简尺度的需求。许多FPGA厂商都在规划产品用于数据中心(云端)的数据剖析运用,它们的架构很大,不适用于逻辑单元的数量较少的小型FPGA。莱迪思则专心开发小型、低功耗的FPGA,发明了紧凑的FPGA架构,其器材的物理尺度比类似逻辑密度的FPGA竞品小十倍之多。

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莱迪思Nexus技能渠道供给完善的体系处理计划

除了Nexus技能渠道上晶体管结构的立异之外,莱迪思还研讨了规划过程中更高层次的笼统规划,以了解怎么协助客户在其运用规划中快速轻松地运用Nexus FPGA。莱迪思现已创立或购买并验证了易于运用、直观的规划软件、预先规划的软IP模块、评价板、套件以及完好的参阅规划等资源,然后完成莱迪思方针商场(通讯、核算、工业、轿车和消费电子)的各类常见运用,包含传感器聚合、传感器桥接和图画处理。

让我们进一步了解图2中的传感器聚合演示,看看这类演示怎么协助客户快速将产品推向商场。该演示首要用于嵌入式视觉体系,能够从多达四个源获取视频数据流,将它们合并为一个数据流,然后通过高速 MIPI D-PHY将其发送到显示器或处理器以进行后续处理。该演示的潜在运用包含高档驾驭辅佐体系(ADAS)。在此运用中开发人员需求从多个摄像头和/或雷达传感器搜集、汇总数据,然后将其发送给处理器实时做出决议计划,保证安全。因为无须将多个传感器连接到轿车运用处理器(AP),开发人员能够简化体系PCB上的走线,节约名贵的AP I/O端口,然后下降体系本钱,减小整体尺度。

在软件方面,莱迪思Nexus渠道上的FPGA可调配规划软件和莱迪思精选的预验证IP库来完成该渠道拟支撑的各类运用。

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图2:莱迪思为嵌入式视觉商场供给完好的参阅规划,让开发人员快速轻松地让新产品或现有产品规划支撑盛行的运用

推出首款根据莱迪思Nexus的FPGA:Crosslink-NX

Crosslink-NX™ 作为选用莱迪思 Nexus 技能渠道开发的首个新产品系列,将迎来巨大机会。 全新的 Crosslink-NX FPGA承继了Crosslink系列FPGA在视频信号桥接、拆分和聚合等运用中的优势,相同支撑一切视频信号运用。得益于莱迪思Nexus开发渠道,Crosslink-NX FPGA系列具有更高的存储逻辑比、更优化的DSP、更多的逻辑单元和更快的I/O,能够运用AI算法处理视频数据,运转速度是之前FPGA的两倍。此外,在工业和轿车运用中,Crosslink-NX的尺度比上一代产品小了10倍,软过错率最高下降100倍,大幅提高了可靠性。最终,为进一步加快产品上市时刻,莱迪思供给Diamond 2.0 FPGA开发工具、通过验证的IP模块以及根据Crosslink-NX FPGA的运用参阅规划。

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图3:Crosslink-NX系列FPGA是首款根据莱迪思Nexus技能渠道开发的产品,用于AI和嵌入式视觉运用

定论

现在,快速开展的网络边际设备商场在要求更高功用和可靠性的一起,希望设备具有低功耗和小尺度的特性。莱迪思历来重视协助开发人员将智能、低功耗网络边际设备推向商场,服务各类运用。跟着 Nexus渠道的推出,莱迪思半导体能够快速开发新的FPGA,开发人员也能够加快产品开发,满意新的商场需求。莱迪思Nexus渠道的推出,从头界说了开发人员对小型、低功耗FPGA的希望。

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