重新定义低功耗通用FPGA，莱迪思Certus-NX“新”在何处？

作者:  来源:中国电子商情

发布时间:2020-07-06

自从FPGA技术诞生以来，市场上一直有两个强有力的竞争者：Xilinx和Altera，后来Altera被英特尔收购。这两家公司的FPGA产品线非常丰富，几乎覆盖了低、中、高端所有产品，尤其是在高性能FPGA这一领域，几乎无人能与之相抗衡。然而，在中低端FPGA市场，参与竞争的企业数量就非常多了，这其中尤以莱迪思半导体（Lattice）的市场表现最为抢眼。莱迪思半导体以提供低成本低功耗FPGA闻名业界，主要为消费者、通信、工业、计算和汽车市场提供低功耗FPGA和IP产品，在过去的四年，莱迪思半导体的出货量超过10亿片。用莱迪思现场技术支持总监Jeffery Pu的话说，公司已经成为全球出货量最高的FPGA供应商。

今年以来，莱迪思半导体更是动作频频，六个月内相继推出了基于Nexus FPGA技术平台的两款产品。Lattice Certus-NX系列就是刚刚推出的第二款全新FPGA产品。莱迪思半导体宣称，这款产品从多个角度再一次重新定义了低功耗通用FPGA。

那么，Lattice Certus-NX系列的性能究竟有哪些“新奇”之处呢？

据Jeffery Pu介绍，该系列器件在通用FPGA市场上拥有领先的I/O密度，每平方毫米的I/O密度最高可达同类FPGA产品的两倍。此外，Certus-NX FPGA拥有卓越的低功耗、小尺寸、高可靠性和瞬时启动等特性，支持高速PCI Express（PCIe）和千兆以太网接口，可实现数据协同处理、信号桥接和系统控制。

I/O速率最多提高70%
借助Certus-NX FPGA，开发人员可以使用莱迪思完善的IP库。在Certus-NX上使用的主要IP包括：1.5 Gbps差分I/O，性能超过同类FPGA最高可达70%；5 Gbps PCIe、1.5 Gbps SGMII和1066 Mbps DDR3。开发人员可以在Certus-NX FPGA开发板上测试这些IP模块，快速实现在目标应用上常用的接口。

每平方毫米的I/O密度提高2倍
Certus-NX FPGA在36 mm2内实现了完整的PCIe解决方案，即便是使用Certus-NX FPGA系列的最小封装，其每平方毫米I/O密度仍是同类FPGA产品的2倍，为桥接应用提供更大的设计灵活性和强大的支持。

芯片尺寸最多缩小3倍
Certus-NX FPGA的最大封装是256BGA，在如此小的封装尺寸下，拥有192个可编程I/O，其中不包含PCIe设计时的专用I/O。将如此小尺寸的FPGA用于设计中，对整体设计尺寸的影响非常小。

功耗降低多达4倍
Certus-NX FPGA的可编程基体偏压功能可根据用户的应用需求，选择高性能或低功耗工作模式。与同类FPGA相比，该系列器件的功耗可降低多达4倍。究其原因，Jeffery Pu认为Certus-NX FPGA采用的FD-SOI工艺贡献最大，因为FD-SOI技术的特性就是漏电流特别小。

软错误率（SER）降低100倍
Certus-NX FPGA为工业温度级器件，还支持片上ECC和SEC。对于安全性要求极高的工业和汽车应用而言，可靠的性能至关重要，这些应用中的器件必须达到预期的性能，以避免对人员和财产造成损害。Certus-NX FPGA的抗软错误率（SER）性能最高为同类FPGA的100倍，这也是采用FD-SOI工艺带来的另一大优势，因为FD-SOI的软失效率很小，比BULK CMOS工艺小了近100倍。

实现最小尺寸上的ECDSA位流验证
为了保护器件的位流免于未经授权的访问/更改/复制，Certus-NX FPGA支持AES-256加密和领先的ECDSA认证，可在设备的整个生命周期内提供保护。

配置速度最多快12倍
Certus-NX FPGA通过SPI存储器实现超快的器件配置，其速度最高可达同类FPGA产品的12倍。单个I/O配置只需3 ms，整个器件启动时间仅为8～14 ms（取决于器件大小）。

在实际使用和设计中，Certus-NX FPGA支持易于使用的LatticeRadiant软件，它提供了统一的FPGA设计环境，集成了优秀的工具和功能，可帮助用户快速高效地开发应用。

Lattice Nexus是业界首个基于28nm FD-SOI工艺的低功耗FPGA技术平台，Certus-NX FPGA是莱迪思半导体在该平台上开发的第二款系列产品，在架构和电路层面均有大量创新。Certus-NX提供的强大并行处理能力以及灵活的I/O支持，可实现创新的器件设计，重新定义开发人员对通用FPGA的期待。