過去3年來，盡管客戶十分認可萊迪思 (Lattice) Nexus FPGA平臺在低功耗領域做出的種種創新，但在與他們的交流過程中，我們發現除功耗外，性能和尺寸也日益成為客戶關注的關鍵要素。幸運的是，這些與萊迪思最擅長的領域完全吻合。于是，基于Nexus平臺取得的一系列創新成果，萊迪思推出了全新低功耗中端Avant FPGA平臺。
Avant產品主要面向通信、計算、工業和汽車等領域。與此前的產品相比，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。它的面世不但意味著萊迪思邁入了中端FPGA供應商的行列，還打開了一扇通往30億美元增量市場的新大門。
打造史上最強產品組合
“低功耗”、“先進的互聯”和“優化的計算”是Avant平臺的三大核心特點，其關鍵的架構亮點包括25G SERDES和并行I/O標準，可滿足各種接口的需求，支持各類外部存儲器接口，包括DDR4、DDR5和LPDDR4以及傳統標準。同時，與同類競品器件相比，封裝尺寸減小多達6倍，可實現高效的小尺寸系統設計。
與現有的中端FPGA相比，得益于專為低功耗設計的可編程結構、功耗優化的嵌入式存儲器和DSP、低功耗高性能SERDES與I/O設計、內置協議邏輯等全方位優化措施，Avant系列產品的功耗比同類競品器件低2.5倍，可幫助系統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。
與Nexus FPGA平臺選用FD-SOI制造工藝不同的是，此番Avant選擇了臺積電16nm FinFET工藝。主要基于以下兩方面的考量：一是盡管28nm FD-SOI工藝在功耗方面的確有優勢，但FinFET的IP更豐富，更容易提升產量。從實際效果來看，16nm FinFET在低功耗上的表現也相當不錯；二是Avant還需要考慮計算能力，經過慎重選擇，16nm FinFET工藝對于Avant而言是非常好的選擇。
SERDES互聯方面，與同類競品器件相比，性能最高提升2倍，可提供更高的帶寬并減少SERDES鏈路，降低系統成本及尺寸。目前，Avant最大能夠支持25G SERDES，而以往萊迪思產品所能達到的SERDES最高速率是16G，此外，PCIe接口支持也升級到了Gen 4 x8，內存支持則從LPDDR4擴展到DDR5。
“優化的計算”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化，更有利于邊緣計算；二是增加了安全引擎，并優化、加強了加密算法。
上市時間始終是客戶最為關注的一個問題。為了便于客戶更快地把Avant應用到實際產品中去，Avant可以利用萊迪思現有的所有軟件解決方案，包括sensAI、mVision、Automate、ORAN解決方案集合；PROPEL、RANDIANT設計工具；各類IP、SDK套件和參考設計，用以縮短設計周期，加速開發。
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據都要加密和驗證，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境影響，以便采取適當的行動啟動。
作為新的產品系列，Avant今后也會和Nexus平臺一樣針對不同應用場景和需求，陸續推出容量、接口、控制、視頻規格不同的產品，與Nexus FPGA平臺一起組成萊迪思“史上最強產品組合”。
Avant-E，專為網絡邊緣處理而生
萊迪思Avant-E FPGA是首款基于這一新平臺的器件，擁有嵌入式存儲器和18 x 18位DSP引擎，每個可配置為4個8 x 8位DSP，用以提高整體處理速度。架構中的分布式資源與AI ASIC芯片的架構類似，能夠以較低的工作頻率并行處理數據。與同類競品器件相比，Avant-E FPGA的功耗降低了2.5倍之多。因此，可用作網絡邊緣設備的AI引擎，可以在現場重新編程，幫助系統架構師更好地跟上AI創新的步伐，這些優勢是其他處理方案(如ASIC)難以實現的。
有著明確時序要求的應用，包括工業環境中的機器視覺、機器人、機器人導航和安全攝像頭是最能夠發揮Avant-E FPGA優勢的代表性場景。例如，自動化工廠的傳送帶高速移動，機器視覺攝像頭在監控傳送帶上的產品時必須能夠快速感知、思考并處理它接收的數據，在發現有瑕疵的產品時，快速將其挑出，進行人工檢查。
在這一過程中，需要經過感知、思考和行動三個階段，Avant-E FPGA則可以支持這三個關鍵功能硬件優化的端到端實現。
在“感知”層的預處理模塊中，Avant-E FPGA擁有靈活的接口，可輕松集成不同類型的傳感器，從而允許更多數據更快地進入流水線。數據或圖像可以根據需要在接口中進行調整和改進，然后進入到流水線的后續操作。
進入使用AI從數據中獲取智能的“思考”階段，Avant-E中的硬件可編程性和超低功耗能夠最小化密集計算的功耗。之后，憑借硬件加速后處理能力，Avant-E FPGA可以有效減少整個流水線的延遲，當需要在特定時間范圍內執行操作時，這一特性非常有利于實現任務關鍵型應用。
結語
隨著行業市場的要求越來越高、越來越細致化，這就要求FPGA能夠根據客戶需求做定制，或是提供更好的解決行業痛點的方案。因此，如何走出傳統通用型應用市場，針對行業差異性、區分度，提供更適合每個行業的應用，這是FPGA新的發展機會，也是新的挑戰。