作為萊迪思成功邁入中端FPGA供應商行列的標志性事件，2022年底低功耗中端Avant FPGA平臺的發(fā)布，在與Nexus FPGA平臺一起組成萊迪思“史上最強產(chǎn)品組合”的同時，也幫助公司打開了一扇通往30億美元增量市場新大門。

解鎖FPGA創(chuàng)新新高度

與Nexus產(chǎn)品相比，面向通信、計算、工業(yè)和汽車等領域的Avant平臺在性能和硬件資源方面得到了進一步的強化，例如邏輯單元容量達到了500K，相比以往100K-150K的配置，提升了5倍；帶寬提升了10倍；計算性能提升30倍。如果與同類競品器件相比，功耗和封裝尺寸分別降低了2.5倍和6倍，但速度卻提升了2倍，可在小尺寸系統(tǒng)設計中實現(xiàn)更高的性能。

“低功耗”、“先進的互聯(lián)”和“優(yōu)化的計算”是Avant平臺的三大核心特點。與現(xiàn)有的中端FPGA相比，得益于專為低功耗設計的可編程結(jié)構(gòu)、功耗優(yōu)化的嵌入式存儲器和DSP、低功耗高性能SERDES與I/O設計、內(nèi)置協(xié)議邏輯等全方位優(yōu)化措施，Avant系列產(chǎn)品的功耗得到了顯著降低，可幫助系統(tǒng)和應用工程師大幅提高功耗和散熱設計的效率、降低運營成本、增強可靠性。

SERDES互聯(lián)方面，目前，Avant最大能夠支持25G SERDES，而以往萊迪思產(chǎn)品所能達到的SERDES最高速率是16G，此外，PCIe接口支持也升級到了Gen4 x8，內(nèi)存支持則從LPDDR4擴展到DDR5。

“優(yōu)化的計算”包含兩個部分：一是瞄準AI推理應用，對片上計算單元中的DSP和嵌入式存儲分布分別進行了強化和優(yōu)化，更有利于邊緣計算；二是增加了安全引擎，并優(yōu)化、加強了加密算法。

與任何新的嵌入式設計一樣，安全性必須放在首位。為此，萊迪思的工程師們在Avant平臺中采用了廣泛的安全功能，如AES256-GCM、ECC、RSA、防篡改和物理不可檢測功能(PUF)。這些功能使配置和用戶數(shù)據(jù)都要加密和驗證，為確保FPGA免受惡意攻擊提供高級別的防護。此外，軟錯誤檢測和糾正確保能夠快速檢測到導致軟錯誤的環(huán)境影響，以便采取適當?shù)男袆訂印?/p>

新的里程碑

作為新的產(chǎn)品系列，針對不同應用場景和需求，陸續(xù)推出容量、接口、控制、視頻規(guī)格不同的產(chǎn)品是一件十分自然的事情。因此，繼2022年12月推出“專為網(wǎng)絡邊緣應用優(yōu)化的低功耗FPGA”Avant-E之后，在2023年舉行的首屆線上開發(fā)者大會上，萊迪思又發(fā)布了“尖端的通用FPGA”Avant-G和“先進的互連FPGA”Avant-X，目標市場和Avant-E存在一定的差別。

Avant-G的關鍵特性包括領先的信號處理和AI，高度靈活的I/O支持各種系統(tǒng)接口，以及專用的LPDDR42400Mbps接口，可提供高達637K密度的系統(tǒng)邏輯單元、高達28-12.5G的SerDes、以及多達7200個INT8乘法器和35.6Mb嵌入式存儲器。由于其SERDES速度和高速IO的嵌入式存儲器速度更高，非常適合橋接功能，加之擴展能力強，可適用于不同規(guī)模的系統(tǒng)設計。

而更多面向“信號聚合”和“提升系統(tǒng)吞吐量”應用的Avant-X則擁有同類產(chǎn)品中最小的封裝尺寸，可提供高達637K密度的系統(tǒng)邏輯單元和高達28-25G的SerDes，能夠支持1TB/s的總系統(tǒng)帶寬，也實現(xiàn)了帶硬核DMA的PCIe Gen 4控制器特性。多達7200個INT8乘法器和35.6Mb嵌入式存儲器，可實現(xiàn)AI/ML算法的高效實現(xiàn)以及高速接口的數(shù)據(jù)包緩沖，加上安全引擎加強，客戶數(shù)據(jù)可進行動態(tài)加密。

與硬件產(chǎn)品配套的軟件和解決方案堆棧也與產(chǎn)品實現(xiàn)了同步更新，包括用于AI的Lattice sensAI、用于嵌入式視覺的LatticemVision、實現(xiàn)安全功能的Lattice Sentry、用于自動化工廠的LatticeAutomate，通過升級加速器引擎提高性能、擴展IP和參考設計、添加安全功能以及啟用更多行業(yè)標準，讓客戶的開發(fā)和上市時間進一步加快。

具體而言，Lattice sensAI性能提升3倍，以“支持更多網(wǎng)絡條碼檢測和視頻分析”；Lattice mVision提供更多擴展傳感器/視頻橋接方案，如MIPI轉(zhuǎn)HDMI、SLVS-EC/MIPI轉(zhuǎn)PCIe；Lattice Sentry“在網(wǎng)絡彈性、信任方面，基于Mach-NX的平臺固件保護恢復(PFR)在繼續(xù)完善中，使得系統(tǒng)更容易保護、檢測和恢復”；LatticeAutomate除了普通通信協(xié)議外，加強了對OPC UA的支持，包括馬達控制參考設計。

軟件工具方面，Lattice Propel和LatticeRadiant軟件全面支持新的Lattice Avant-G和Avant-XFPGA系列，為Radiant引入增強的易用性和腳本編寫，并擴展了PropelIP產(chǎn)品組合，幫助提升客戶的設計體驗和設計環(huán)境。同時，先進的視覺軟件Glance by Mirametrix新增了Smart Avatar智能化身隱私功能和低功耗3D頭部姿勢檢測，有助于增強其在各類市場網(wǎng)絡邊緣應用中的適用性。

應用場景更加豐富

網(wǎng)絡邊緣智能、傳感器到云端互連和彈性的安全機制，既是Avant新品的重要技術創(chuàng)新點，也是最能夠發(fā)揮AvantFPGA優(yōu)勢的代表性場景。

例如在視頻互聯(lián)和AI推理場景中，由于Lattice FPGA支持更高的SERDES速度協(xié)議，性能可比其他FPGA提高2倍，AI推理性能比MCU提升35倍，這對追求實時響應的工業(yè)控制和邊緣AI領域來說無疑是個好消息。而在低功耗存儲傳輸系統(tǒng)中，得益于Avant-G/X高能效的存儲接口設計，整個系統(tǒng)的功耗不但可降低2.5倍，而且熱設計更加簡單，產(chǎn)品的電池壽命也更長。

另一個典型的邊緣AI加強應用來自工業(yè)安全領域，即“識別已知的操作員，發(fā)現(xiàn)‘專注/分心的操作員’，并做出警告”，這是通過用戶認證實現(xiàn)安全和保護，提高安全性，并且優(yōu)化了能效的代表性案例。

平臺固件保護恢復、數(shù)據(jù)保護方面，得益于萊迪思在安全敏捷性、應對后量子威脅和可信根等領域具備的優(yōu)勢，以及“最先上電、最后斷電的安全保護”，Avant實現(xiàn)了50ms以內(nèi)的上電速度，配置時間提高10倍以上，從而簡化了系統(tǒng)設計，優(yōu)化了終端用戶體驗，提升了安全和穩(wěn)定性。

結(jié)語

當前，越來越多的行業(yè)市場要求FPGA能夠根據(jù)客戶需求做定制化，或是提供更好的解決行業(yè)痛點的方案。因此，如何走出傳統(tǒng)通用型應用市場，針對行業(yè)差異性、區(qū)分度，提供更適合每個行業(yè)的應用，這是FPGA新的發(fā)展機會，也是新的挑戰(zhàn)。萊迪思正憑借快速擴展的硬件和軟件產(chǎn)品組合，幫助客戶以更高水平的能效和性能加速設計，開啟下一個創(chuàng)新時代。