為邊緣裝置重新定義FPGA

作者 : Anthea Chuang,EE Times Taiwan

「急!在線等!」促使邊緣裝置也須進行資料處理,並更加智慧化。然而,邊緣物聯網(IoT)裝置,其本身特性——低功耗、成本並不能因處理能力的提升而有所增加。有鑑於此,萊迪思半導體(Lattice)針對邊緣裝置重新定義了FPGA。

在人工智慧(AI)的時代裡,數據處理已經無法完全由雲端執行。這是由於有些需要更快給予反應的應用,需要更低的延遲時間,「急!在線等!」促使邊緣裝置也須進行資料處理,並更加智慧化。然而,邊緣物聯網(IoT)裝置,其本身特性——低功耗、成本並不能因處理能力的提升而有所增加。有鑑於此,萊迪思半導體(Lattice)針對邊緣裝置重新定義了FPGA。

萊迪思半導體亞太區現場技術支援總監蒲小雙表示,觀察現階段數據處理的趨勢可發現,網路邊緣需負責更多處理工作,以及實現更智慧的功能,但邊緣設備卻持續要求更低的功耗與更小的尺寸。再者,在工業與通訊應用中,晶片介面的PCI Express(PCIe)和外部網路GigE的使用率逐步提升;人們也希望,在工業4.0和先進駕駛輔助系統(ADAS)、自駕車的安全保障能再提升,卻同時也期待能有更好的工業和自駕車的及時流暢使用體驗,這些都為邊緣裝置的處理系統帶來新的挑戰。

要能滿足邊緣裝置處理運算能力提升、及時低延遲、支援受歡迎的傳輸介面技術,同時還要保有小尺寸、低功耗…等特性,並解決上述應用需求帶來的新難題,萊迪思推出全新Lattice Certus-NX系列FPGA。蒲小雙指出,Certus-NX元件是在Lattice Nexus平台上開發的第二款FPGA系列產品,不僅實現萊迪思在6個月內推出第二款產品的承諾,也是首個基於28nm FD-SOI製程技術的低功耗FPGA技術平台。

Certus-NX系列元件在通用型FPGA每平方毫米I/O密度最高可達同類型FPGA競爭產品的兩倍。蒲小雙說明,Certus-NX FPGA擁有領先的低功耗、小尺寸、高可靠性和瞬時啟動等特性,且支援高速PCIe和GigE乙太網路介面,可實現資料協同處理、訊號橋接和系統控制,是專門針對從自動化工業設備中的資料處理到通訊基礎設施中的系統管理等應用所設計。

值得注意的是,新產品除了尺寸縮小三、每平方毫米I/O數量翻倍,差分I/O速率提升達70%之外,功耗更降低達四倍,軟錯誤率(SER)降低10倍。其中,較低的SER能符合著重安全的系統,如航太、自動駕駛等應用要求。現階段,基於Certus-NX FPGA元件的新應用設計已在開發中。

不過,蒲小雙強調,重新定義的FPGA元件雖然是針對邊緣裝置處理系統所打造,但甘心產品並非是要與微控制器(MCU)在市場上競爭,而是相輔相成。他進一步解釋,微控制器的運作方式是在一個時脈中依序處理單一事件;而FPGA則是在同一個時間內,平行處理多件事,因此在功耗上FPGA可以較MCU來得低。

若是應用對於性能不是絕對的要求,而是著重低功耗與低成本,此時,端看客戶評估應用要使用FPGA或是微控制器。「事實上,FPGA與微控制器無法放在天秤上比較,」蒲小雙指出,萊迪思了解,當應用中的微控制器需要處理較為困難的工作時,FPGA將可成為最佳的輔助工具,協助邊緣終端的相關應用更臻完美。

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