Lattice超低功耗FPGA的又一“力作”：Avant

在低功耗FPAG领域，Lattice的竞争对手似乎只有自己。通过发布更低功耗新产品Avant，现在，低功耗的硝烟已经弥漫到了中端FPGA市场。
 
继NEXUS之后，Lattice超低功耗的又一力作
 
在低功耗FPGA领域，3年前，Lattice推出了NEXUS的产品，其主题特点是低功耗、超小尺寸、稳定可靠。尤其是低功耗这一特性，与同类竞品相比，NEXUS可以节约75%的功耗，同时在视频连接上比同类竞品快1倍，封装尺寸也可以做到更小。NEXUS产品的推出不仅收获了通信、计算、工业和汽车等领域的一致好评，尤其是工业和汽车。也让Lattice公司的营收稳步增长。
 

 
基于NEXUS平台，Lattice不断对产品进行迭代创新，包括嵌入式视觉FPGA Crosslink-NX、通用FPGA Certus-NX、第二代安全FPGA Mach-NX、高级通用FPGA CertusPro-NX、增强型监测和控制FPGA MachXO5-NX。除了硬件以外，Lattice还相对应的推出了软件工具产品，包括主要支持网络边缘的AI计算sensAI、工业视觉的方案mVision、网络安全保护和工厂自动化、及无线5G网络的ORAN解决方案。
 
但是，随着互联和智能化的不断增长，市场除了低功耗的需求之外，也对计算能力、效率、灵活性等方面提出了新的要求。在访问了上百个客户的意见反馈，并且经过两三年的不断打磨，现在Lattice重磅推出了新系列产品Avant，Avant可以说是Lattice加速FPGA创新、实现超低功耗的又一大代表力作。
 
解锁FPGA创新新高度：Avant容量、宽带、性能全提升
 
与Lattice自身的NEXUS平台相比，Avant的容量提升5倍、带宽提升10倍、性能提升30倍，尤其是容量方面的提升，过去30多年Lattice的FPGA产品大多集中在100K到150k的逻辑单元，而Avant直接提升到了500K的逻辑单元。在FPGA中端市场的主流产品中，英特尔的Arria V GZ约450K个逻辑单元，AMD的Kintex-7约478K个逻辑单元，也因此，Avant把Lattice整个FPGA产品带到了中端FPGA供应商的队列里。
 
与这两大市场竞品相比较，Avant主要有三大竞争优势：第一，功耗依然能扛能打，Avant的功耗最大能降低2.5倍；第二，Avant的带宽速度提升了2倍；第三，封装尺寸小了6倍，对于汽车这样对封装尺寸有要求的领域来说，更小的封装尺寸则更具优势。可以看出，除了低功耗和性能提升之外，小尺寸也是Lattice的一大发展演进特色。
 

 
总结下来，Avant的三大竞争优势是低功耗、先进互连和优化的计算，那么，Avant是如何做到这些技术优势的？
 
为了实现低功耗，工艺的演进肯定必不可少，在工艺方面的选择上，Avant基于台积电16nm FinFET工艺，作为对比，Lattice此前的Nexus采用的是 三星的28nm FD-SOI工艺。至于为何选择16nm FinFET工艺？徐宏来指出，这是因为FinFET的IP更丰富，而且产能的产量更容易实现提升，而且考虑到计算的能力，我们认为在Avant使用16纳米FinFET还是比较好的选择。
 
其次是架构设计上的创新，据莱迪思半导体亚太区现场技术支持总监蒲小双的介绍，由于在Fabric设计的时候采取了一些特别的措施，使它的可编程结构更加优越；嵌入式存储器和DSP也将低功耗考虑进去，还用到了低功耗高性能的SERDES和I/O设计，内置的协议逻辑，也进一步降低了系统功耗。
 

 
蒲小双进一步指出，Avant的先进互联主要是指SERDES的互联，在这方面，NEXUS系列最大能支持16G，而Avant做到了最大支持25G的SERDES；在工业用的较多PCIe接口中，Avant从原来可以支持G3的标准升级到G4x8接口；存储器接口现在可以支持到DDR5。
 

 
在计算优化上，Avant将DSP颗粒做的更加细致以便于AI推理调教，Avant在实现多个目标追踪以及高速目标的识别的同时，还满足了低功耗和小尺寸设计的要求。再有一个是嵌入式存储器的分布也做了优化设计。此外，Avant本身也增加了安全引擎和先进的加密算法。
 

 
虽然Avant是新推出的硬件产品，但是为了使莱迪思Avant FPGA的设计尽可能简单，Avant能继续在Lattice的一系列现有的软件平台的支持，包括sensAI、机器视觉、工厂自动化、5G ORAN，同时Lattice还提供了一些嵌入式的PROPEL的MCU的RISC-V的开发系统。相应地在硬件推出的时候会推出很多参考设计，各种IP和SDK的套件，这样使新的客户可以更容易地上手。
 

 
Avant路线图明确，生态系统不断发展壮大
 
和Nexus平台一样，Lattice也基于Avant平台制定了明确的产品路线图。“Avant之后还会有更多的产品路线图，今天我们重点谈的是Avant-E，这代表边缘计算和边缘网络，它的特点是需要小尺寸、低功耗同时一个小封装的器件。Avant-E今天正式发布，2023年Avant-E会正式量产，在2023至2024年会有其他4到5个不同的Avant系列产品与大家分享。”莱迪思半导体上海有限公司副总裁王诚指出。
 

 
王诚表示，凭借低功耗、先进的互联和优化的计算等优势，Avant已经和很多初期客户展开合作。我们认为Avant会让我们在工业、通讯和计算方面收获更多的机会。
 
莱迪思同时也在不断强大自己的生态系统，其中包括了更多的IP合作伙伴、参考设计平台和广大开发者。而且Avant这样一个中端FPGA产品的发布，也将会有助于Lattice接入更多的生态系统。
 
结语
 
现在，NEXUS和Avant两大系列产品互为补充，成为Lattice在低功耗领域的最强产品组合。Avant的推出也将继续巩固Lattice在低功耗FPGA行业的领导地位。据莱迪思半导体上海有限公司亚太区总裁徐宏来的介绍，NEXUS平台大约能支持30亿美金的市场，而Avant产品推出以后预计可以将Lattice的营收再翻一倍，达到60亿美元的市场。莱迪思作为一个可编程、低功耗器件的领先供应商，未来将继续在更低的功耗、更高的性能和更小的尺寸上面不断发展创新。