為什么智能汽車用到的FPGA越來越多

以智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化為代表的汽車“新四化”時代，正在加速推進(jìn)汽車行業(yè)技術(shù)和架構(gòu)的快速演進(jìn)。例如，傳統(tǒng)的分布式方案將被集成式方案取代，包括ECU、傳感器在內(nèi)的硬件會得到高度整合；汽車OEM會更關(guān)注客戶在接口軟件層面上的創(chuàng)新，以及為終端客戶提供差異化產(chǎn)品的能力。

同時，電動汽車、自動駕駛、高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)和車載信息娛樂系統(tǒng)等市場需求的猛增，也大大增加了OEM廠商對汽車系統(tǒng)電子組件的依賴。根據(jù)德勤(Deloitte)的預(yù)計，到2030年，電子系統(tǒng)將占據(jù)新車成本的45%左右。

但可能有一些不太被了解的事實(shí)是，FPGA在當(dāng)今最新的汽車設(shè)計中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。對于技術(shù)先進(jìn)的汽車來說，采用多達(dá)10-12片FPGA的情況并不少見，它們通常是不同類型的，并執(zhí)行一系列重要功能。

例如在智能座艙領(lǐng)域，儀表板、信息娛樂系統(tǒng)和屏幕顯示正趨向高度集成，屏幕上需要展示的內(nèi)容不僅日趨豐富，消費(fèi)者還希望獲得更高色域、更高對比度的顯示質(zhì)量。同時，車載視覺系統(tǒng)和人工智能技術(shù)也被大量應(yīng)用于駕駛員狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)(DMS)、手勢識別、語音控制和車艙內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)(IMS)應(yīng)用中。于是，很多車廠目前都在利用低功耗FPGA具備的可編程、并行處理能力強(qiáng)、功耗低、散熱少的特點(diǎn)，加速引入相關(guān)FPGA平臺。

而在高級駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用中，最新數(shù)據(jù)顯示，一輛L3級別的自動駕駛車輛將至少配置16個以上的各型傳感器，由于主處理器需要連接不同的傳感器接口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而且汽車接口也尚未實(shí)現(xiàn)真正標(biāo)準(zhǔn)化，所以利用FPGA的可編程特性對不同傳感器進(jìn)行聚合/橋接，或是實(shí)現(xiàn)I/O接口擴(kuò)展，也是新趨勢之一。同時，考慮到汽車平臺的開發(fā)可能需要5-10年的時間，方案是否具備可拓展性也左右著用戶的選型決心。

另一個值得關(guān)注的領(lǐng)域來自電動汽車，尤其是伴隨著碳化硅等寬禁帶半導(dǎo)體的廣泛使用，傳統(tǒng)DSP甚至多核DSP控制的精度越來越難以滿足汽車行業(yè)對驅(qū)動控制的時效和正確度要求的提升，而FPGA作為替代方案正在被大量使用。

安全性和可靠性對于任何汽車應(yīng)用都至關(guān)重要。伴隨車內(nèi)越來越多傳感器、自動控制和網(wǎng)絡(luò)連接的出現(xiàn)，系統(tǒng)遭受惡意攻擊的概率大幅增加，OEM廠商必須要能夠即時檢測到漏洞并防止網(wǎng)絡(luò)攻擊，還需要電子系統(tǒng)能夠在嚴(yán)酷的環(huán)境中穩(wěn)定安全運(yùn)行。對半導(dǎo)體器件來說，增加硬件安全引擎，使之能夠在遭到未經(jīng)授權(quán)的訪問時對固件進(jìn)行保護(hù)、檢測和恢復(fù)，就顯得更為關(guān)鍵。

為此，萊迪思日前面向車載信息娛樂(IVI)系統(tǒng)高速視頻互連、5GbE車載網(wǎng)絡(luò)(IVN)和ADAS傳感器數(shù)據(jù)處理等應(yīng)用，推出了擁有領(lǐng)先的低功耗、高性能以及同類產(chǎn)品最小尺寸的CertusPro-NX汽車級FPGA系列產(chǎn)品。

作為Nexus家族的第四款產(chǎn)品系列，自面世以來，CertusPro-NX一直被萊迪思視作主流FPGA市場的“新標(biāo)桿”，無論是功耗設(shè)計、系統(tǒng)帶寬、邊緣處理，還是可靠性、封裝多樣性等多個方面均得到了大幅提升，ADAS系統(tǒng)中的傳感器接口橋接、智能系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)協(xié)同處理、5G通信基礎(chǔ)設(shè)施中的高帶寬信號橋接等創(chuàng)新應(yīng)用均將因此獲益。

與競品相比，CertusPro-NX汽車級器件不僅擁有行業(yè)領(lǐng)先的能耗效率和可靠性，還在超小的封裝尺寸中提供了行業(yè)最佳的系統(tǒng)帶寬，且是同類產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4外部存儲器的FPGA產(chǎn)品。CertusPro-NX汽車級器件支持高達(dá)8.1Gbps的SERDES、高達(dá)96k的邏輯單元，擁有同類產(chǎn)品中最多的片上存儲器資源，從而實(shí)現(xiàn)的高效處理。

事實(shí)上，這并不是萊迪思在汽車領(lǐng)域的首次嘗試。面向汽車照明、信息娛樂系統(tǒng)和遠(yuǎn)程信息處理等通用需求的ECP/Certus系列，專為高速視頻和傳感器優(yōu)化的CrossLink系列，以及為汽車設(shè)計中的平臺管理和安全應(yīng)用打造的MachXO系列，構(gòu)成了萊迪思汽車解決方案的三大模塊化硬件平臺。再輔之以Radiant/DIAMOND/Propel設(shè)計環(huán)境，和mVision、Automate和sensAI解決方案集合，一個完整的“模塊化硬件平臺+參考設(shè)計+神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)IP核+定制設(shè)計服務(wù)”矩陣呼之欲出，汽車相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計流程、上市時間正得以加速和簡化。