为低功耗、高性能通用FPGA树立行业“新标杆”.docx
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为低功耗、高性能通用FPGA树立行业“新标杆”.docx
为低功耗、高性能通用FPGA树立行业“新标杆”为了强化NeXUS系列自显的领先地位,莱迪思在过去的18个月内推出了四款基于NeXUS技术平台的产品,包括主攻嵌入式视频应用的CroSS1ink-NX、经过重新定义的通用EE皿CertUS-NX、第二代安全FPGAMach-NX、高级通用FPGACertusPro-NX,以及预计将于2023年推出的同样基于FD-SOI平台的两款新品。1ATTICENEXUS已发布产品I即将发布Is1atticeCross1ink-NXIs1atticeCertus-NXSs1atticeMachX常1AEUECertusPro-NX由1AEUENexus#52K1TKWAA-Nexus粗Q42019IQ22023.Q42023|I1H2023ITBA行业佳的或人式视蟒PGA就定义通用FPGA第二代安资PGA高袋通用FPGA未奈蕉于N9XUSJF台断PGA未耒鼻升k平台的FRNexus平台代表了低功耗FPGA技术在近十年内最重要的更新。作为Nexus家族的最新成员,CertUSPro-NX主要是为了满足望能系统中的数据协同处理、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创新应用需要而推出的,并在功耗设计、系统带宽、边缘处理、可靠性、封装多样性等多个方面得到了进一步提升。之所以选择这样的设计思路,是因为从当前的行业发展趋势来看,网络边缘设备的智能化程度正在大幅提高,它们一方面需要更高的接口带宽以便于快速传输数据,另一方面又需要更多小尺寸的系统集成和便于优化散热管理的低功耗方案。“新标杆”的成色与竞品相比,CertusPro-NX最大的特点在于它专为网络边缘处理进行了优化,不仅拥有行业领先的能耗效率和可靠性,还在超小的封装尺寸中提供了行业最佳的系统带宽,且是同类产品中唯一支持1PDDR4外部存储器的FPGA产品0CertUSProNX详情10GSERDES高速可编程IO支持1PDDR450100K逻辑单元嵌入式存催。DSP横块小尺寸封装小至9X9mm电子发ujww.1*cf.为网络边事处理优化DSP41RAM和EBR多达7.3Mb片上存IBa1*支持1PDe)R4、DDR3(低功ItFPGAM构功概效率高、性能曾大、于FdSo1技术行业较先的可性多达18K2W单元8个SERDeS通道.速率高达10Gbps员活的多协区PCS支持IOGE、PCIeGen3.DPZeDP4S1VS-EC.CoaXPress离带竟接口位流加密和验谖通过利用莱迪思在FPGA架构方面的创新和28nm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。通过改变基底的偏压,开发人员可以自由选择采用高性能(HP)还是低功耗(1P)模式运行。功夫(W)5GbPS总功夫(W)但功耗并非是Nexus平台的唯一优势。像CertusPro-NX这样的Nexus系列器件通常在其他方面也优于相似的竞品,包括数据处理性能、系统带宽、存储密度和对器件小尺寸的支持。CertusPro-NXFPGA支持多达8个可编程SERDES通道,速度高达10.3Gbps,提供同类产品中最高的系统带宽(是同类竞品FPGA的两倍之多),并支持主流的通信和显示接口,如10GigabitEthernetPCIExpress、S1VS-EC、CoaXPress和Disp1ayPortoIOGbCertusPfo-NX可编程SERDES,每条通道速率高达10.3Gb1灵活的PCS,支持多个协议-在最小尺寸的封装中提供最高带宽SERDESHft(Gbps)电子发Jwwu).e1ecf9为低功夫、高性能计算优化功央降低T行业唯一支持1PDDR4外部存储器的FPGA内部存储容(Mb)同时,为满足网络边缘史和机番W应用对稳定的数据协处理的需求,CertusPro-NXFPGA支持多达IOOK逻辑单元,是目前所有基于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%,是目前唯一支持1PDDR4遮世存储标准的低功耗FPGA。此外,CertUSPro-NX在可编程架构基础上还增加了超高效的蟠模块,以及小型和大型内部存储器模块,用于支持人工筌能和机器学习应用中的低延迟数据处理。专为A1应用优化的架构拥有大型和小型内部存储器模块,实现低延迟f处理CertUSPro-NXFPGA的设计面积仅为81mm2,比竞品器件小6.5倍,例如拥有相同逻辑单元的XiIinXArtix-7IOOK1C的尺寸面积为529mm2,是CertusPro-NX的6.5倍;而尺寸面积为121mm2的Inte1Cyc1oneVGT77K1C,逻辑单元仅有77K。这样的小尺寸设计对于工每头或通信系统中使用型模块的开发人员来说,是一个关键的设计考虑因素。CertusProNX10OK1CIntdCydoneVGT77K1CInte1Cycione10GX105K1CXi1inxK>ntex<770K1CXi1inxArtix710OK1C产品121mm281mm2361mm2529mm?529mm7此外,考虑到汽车、工业和通信领域的关键型应用必须有高的可靠性,实现可预测的性能并确保用户安全,莱迪思将CertusPro-NX器件抗软错误能力提高了100倍,并可在-4(TC至125°C的结温范围内正常工作。这意味着,CertusPro-NXFPGA能够以合理的商业成本为下一代通信、嵌入式、工业和汽车应用带来极高的可靠性,帮助系统时刻保持在线,保障最终用户的安全。适用于爸固型应用的可靠的FPGA温度范B1软偌澳率(FIT)-40C125CSeRM1OO倍HTCttM)(件运行1基于竟a的公开电有ujwu).1e竞品户外|汽车I工业I安防全新的FPGA产品包括CPNX-50K和CPNX-100K两个型号,分别拥有52K和96K的逻辑单元数量,传统的EBR(嵌入式memory)和大型RAM分别达到3.7Mb和3.6Mb,18×18DSP与P11数量最高可达156个和4个,并支持IOGEPCS、PCIeGen3、SGMIICDR.ADC等硬核模块。密度(逻辑单元)52K96KEBR1.7Mb3.7Mb大型RAM2Mb3.6MbDSP(18x18乘法器)96156P1134硬核模块10GEPCSvPCIeGen3、SGMIICDRxAD1封装I/OBGA256(0.5mm引脚)9x9mm170×4SERDES165x4SERDESBGA256(0.8mm引脚)14X14mm170x4SERDES165x4SERDESBGA484(0.8mm引脚)19x19mm230x4SERDES305x8SERDESBGA484(1.0mm引脚)23x23mm230x4SERDES305x4SERDESBGA672(1.0mm引脚)27x27mm305x8SERDES特性CPNX-50K1CPNX-1OOK与此同时,易于使用的1attiCeRaC1iant设计软件的最新版本现已推出。除了支持CertUSPro-NXFPGA之外,Radiant3.0在整个设计流程中优化了信号可追溯性,让开发人员能够更轻松地在HD1源代码和RT1视图以及技术视图之间追踪验证信号。新版本可以让用户在莱迪思综合引擎(1SE)和SynPIifyPro综合引擎之间进行选择,提高了设计灵活性。在Radiant3.0中,时序分析与其他操作分开,因此可以独立运行时序分析。设计人员可以在设计中探索不同的“假设”场景,无需重新运行映射和布局布线,这极大地加快了迭代设计过程。开辟主流FPGA的新天地CertusPro-NXFPGA将于2023年第二季度量产发货,首发器件为CPNX-100K,截至目前,客户样片和抢先体验软件已经发布。结合莱迪思SenSAI、mVision、Automate一系列解决方案,CertUSPro-NX将在网络边缘AI、嵌入式视觉系统及自动化工厂建设等方面取得广泛应用。1机器视觉和网络边缘A1除了拓展CertusPro-NX的可编程逻辑架构外,莱迪思还强化了该平台的AI功能。凭借7.3Mb的内部存储器,客户可以加载轻量化的神经网络来识别物体、监听关键词或检测异常行为。然而硬件只是设计的一方面。莱迪思SenSA1软件集合能与Caffe、TensorF1owTensorF1ow1ite和KeraS等框架配合使用,且拥有莱迪思A1编译器的支持一经过验证的解决方案集合为众多莱迪思客户提供了功耗和资源效率充分优化的人工智能应用。该软件平台与公司的多款FPGA兼容(CertUSPro-NX的兼容性计划于今年晚些时候推出)。网络边缘的机器视觉应用不仅要求使用硬件来实现神经网络,还需要传感器兼容、传感器聚合和图像预处理等功能。在这方面,莱迪思通过可编程I/O和SERDES模块来为CertUSPro-NX的客户提供足够的灵活性。例如,许多高清图像传感器都采用S1VS-EC接口,这是许多网络边缘A1加速器所缺少的;可编程SERDES还支持各种将数据从网络边缘传输到系统内部的标准,包括CoaXPress和IOGEthernet0由于DRAM操作会增加功耗并降低吞吐量,所以如果所有权重都存储在划1上,神经网络就能以最佳状态运行,且能够最大限度地减少DRAM访问。因此,客户希望拥有更大的片上存储器。莱迪思全新FPGA可以存储多达100万个8位权重一一几乎是CyCIOneVGT或ArtiX-7的两倍。由于芯片内部可以存储更多的权重,CertUSPro-NX可以在不访问DRAM的情况下运行更大的A1模型,从而降低功耗。如果CertusPro-NX确实需要访问DRAM时会使用可编程I/O模块,它支持1PDDR4和速度达1066Mbps的DDR3存储器。坦率地说,支持1PDDR4会增加芯片和系统的功耗,但由于CertusPro-NX有着更大的片上存储器和优化的存储器控制器,它可以通过使用片上和外部存储器,减少存储器访问时间来达到更低的功耗,从而解除了这种担忧。工业物联网最新一代工业物联网的特点就是大规模自动化,这得益于互连和数据分析方面的进步。为实现自动化分拣和包装等任务,智能工厂需要数千台物联网设备,它们每天共生成和处理的数据量达TB级。驱动这些设备的芯片必须尺寸小、功耗低且可靠性高。为了让客户为工业4.0做好充分准备,莱迪思在其最新一代FPGA中采用了以上原则。与基于28nmBu1kCMOS工艺的FPGA竞品相比,采用FD-SOI工艺制造的CertusPro-NX漏电流最多可降低75%,而漏电流是产生静态功耗和待机功耗的主要原因。以设计需要65K逻辑单元、使用75%DSP和存储器资源、运行两个5GbpsSERDES通道,在85结温和125MHZ频率下运行的方案而言,CCrtUSPro-NX的总功耗(动态+静态)比ArtiX-7少75%,比CyC1OnCVGT少65%oUoRdujnuouaMod>ww2