泛AI時代，中低端FPGA成為邊緣重要部署組件

電子發燒友網報道（文/吳子鵬）當前，行業對于AI（人工智能）芯片的關注都集中在GPU或專用AI加速器芯片（如NPU和TPU）上。不過，AI實際上并不局限于大算力的高性能運算，部署到終端的AI同樣有巨大的市場空間，因而有相當多的組件可以運行AI負載，包括在嵌入式領域廣泛應用的FPGA。

在2024年萊迪思（Lattice）客戶技術交流大會上，萊迪思半導體首席戰略與營銷官Esam Elashmawi表示，萊迪思是全球FPGA出貨量最大的公司，很早就布局AI市場。2021年萊迪思專門收購了一家AI軟件公司Mirametrix。2023年，萊迪思在AI方面的收入已經超過了1億美金。

萊迪思半導體首席戰略與營銷官Esam Elashmawi

FPGA之于AI

對于了解FPGA靈活性和可編程性的人來說，基于FPGA實現AI是一件順理成章的事情。FPGA器件一個重要的特點就是可編程特性，也就是靈活性，那么開發人員可以借助FPGA創建多個并行計算流水線，并分配存儲塊，從而優化數據傳輸。

FPGA的靈活性讓其能夠適配大量的AI算法，無論是計算還是控制，都可以根據算法需要提供相關的功能。以神經網絡為例，其基本原理是通過多個神經元之間的連接進行信息傳遞和處理，從而實現算法的計算和輸出。而神經網絡也可以轉化為FPGA可編程電路的形式，并可以根據算法需要調整硬件配置。

話雖如此，不過由于FPGA具有一定的設計門檻，所以還是需要FPGA廠商提供一些幫助。Esam Elashmawi指出，萊迪思目前擁有有史以來最強大的產品組合，會繼續投資并推出新一代的較小型FPGA和中端FPGA，也將繼續在軟件工具和解決方案上投入更多資源。

在萊迪思官網可以看到，該公司所提供的強大產品組合包括功能全面的萊迪思sensAI。萊迪思sensAI提供評估、開發和部署基于FPGA的機器學習和人工智能解決方案所需的一切——模塊化硬件平臺、演示示例、參考設計、神經網絡IP核、軟件開發工具和定制設計服務。

在演示示例中，通過將內置攝像頭與在萊迪思行業領先的低功耗FPGA上運行的機器學習模型相結合，萊迪思sensAI智能視覺傳感技術可以追蹤用戶在使用設備時的注意力，讓PC更加智能，更好地感知周圍環境。還有一個示例是，通過在屏幕上彈出警示或自動打開屏幕隱私設置，萊迪思sensAI視覺傳感技術可以防止黑客偷窺，保護PC用戶安全。

因此，通過萊迪思sensAI工具加上該公司豐富的FPGA產品，能夠快速構建終端類型的AI應用，有助于幫助開發人員搶占市場先機。

萊迪思Avant FPGA平臺

萊迪思亞太區應用工程高級總監Frank Xie在演講中談到，萊迪思在性能、功率和連接性方面做得更好。而客戶正在尋找的是實時響應的產品，因為邊緣上的AI設備非常接近數據收集。萊迪思幫助客戶持續優化響應時間和功耗，讓他們實現更好的AI功能。

那么，這個更好方案基于怎樣的平臺呢？答案是萊迪思Avant FPGA平臺。

2022年底，萊迪思發布低功耗中端Avant FPGA平臺，是該公司進入中端FPGA市場的標志性事件，和Nexus FPGA平臺一起組成萊迪思“史上最強產品組合”。

Esam Elashmawi指出，和Nexus FPGA平臺相比，Avant FPGA平臺容量提升5倍，達到500K邏輯單元，帶寬提升10倍，計算性能提升30倍。根據介紹信息，Avant基于16nm FinFET平臺，提供強大的25 Gb/s SERDES、硬核PCI Express和外部存儲器PHY接口，以及適用于最新AI/ML和計算機視覺算法的大量DSP。

和競爭對手的FPGA產品相比，萊迪思Avant是功耗更低、帶寬更高、體積更小的方案。其中，Avant-E FPGA旨在解決客戶在網絡邊緣面臨的一些關鍵挑戰，擁有低功耗、小尺寸和高性能，以及針對數據處理和AI等網絡邊緣應用量身定制的優化功能集。

Avant-G是針對中端應用的通用型FPGA，旨在通過提供無縫、靈活的接口橋接和優化的計算來實現系統可擴展性，滿足更廣泛的客戶需求。萊迪思Avant-G器件提供領先的信號處理、AI和靈活的I/O——支持一系列系統接口，同時提供2400 Mbps的專用LPDDR4存儲器接口。

Avant-X高級互連FPGA旨在實現高帶寬和安全性，其功能集可根據客戶對信號聚合和高吞吐量的需求量身定制。萊迪思Avant-X器件提供最高1 T/s的總系統帶寬、帶硬核DMA的PCIe Gen 4控制器，以及用于加密動態用戶數據的安全引擎，提供量子安全加密功能。

有了更出色的FPGA平臺加上全面的工具支持，開發人員可以非常便利地基于萊迪思FPGA實現自己的AI創新。當然，面向通信、自動化、機器學習、計算（包括服務器和存儲）、汽車（激光雷達、娛樂系統、控制單元）和消費電子等領域也是同樣的道理。

萊迪思亞太區應用工程高級總監Frank Xie稱，未來萊迪思將持續加碼AI創新。他在談到未來規劃時說：“萊迪思也在開發未來的AI應用，這是與硬件、軟件一起出現的。目前我們看到的工業發展趨勢是傳感器到云的連接。傳感器有不同種類的接口，意味著我們需要滿足不同的接口要求。由于我們的服務是多協議支持，可以調整我們的服務協議，為客戶提供各種不同的工業連接標準?！?br />

寫在最后

在2024年萊迪思客戶技術交流大會上，萊迪思展示了其強大的FPGA合作生態系統，包括豐富的FPGA產品，以及全面的軟件、開發套件資源。同時，該公司龐大的用戶群基礎也為萊迪思后續產品創新帶來了源源不斷的創新靈感和創新需求。

Esam Elashmawi表示，萊迪思在低功耗FPGA領域深耕超過40年，自2018年以來合作伙伴生態系統擴展了5倍，更多的公司為萊迪思構建軟件知識產權（IP），也有越來越多的其他半導體公司參與到萊迪思生態系統。目前，萊迪思為全球10000+ 客戶提供服務。

面向未來，我們今天重點談論的AI當然是萊迪思的重點發展方向之一。同時，萊迪思也透露了該公司后續產品迭代的方向，包括低功耗、先進且靈活的連接性以及針對新興應用優化的計算能力。此外，安全性是始終貫穿其中的，在量子計算等新技術層出不窮的情況下，安全防護會愈發重要。