FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）因其高度靈活的特性又被稱之為“萬能芯片”。但對于汽車而言，雖然FPGA在性能和功耗方面能夠取得有效平衡，但成本限制了其后續(xù)的大規(guī)模量產(chǎn)搭載。

放眼全球來看，F(xiàn)PGA的市場份額非常集中。賽靈思（2022年被AMD收購）和阿爾特拉（2015年被英特爾收購，現(xiàn)重新獨(dú)立）牢牢占據(jù)前二，萊迪思和美高森美（2018年被微芯收購）位居其后。

萊迪思產(chǎn)品特色為低功耗、小尺寸，非常契合汽車領(lǐng)域應(yīng)用。在上海車展期間，NE時(shí)代有幸與萊迪思半導(dǎo)體亞太區(qū)總裁徐宏來先生，萊迪思亞太區(qū)汽車市場高級總監(jiān)楊靜雯女士，萊迪思亞太區(qū)系統(tǒng)方案部高級總監(jiān)呂曉軍先生展開對話，共同交流FPGA在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

01.  創(chuàng)新功能的拓荒者

此前，萊迪思FPGA產(chǎn)品應(yīng)用在電驅(qū)逆變器產(chǎn)品中。萊迪思在談及汽車應(yīng)用時(shí)表示。

由于早期功率器件產(chǎn)品非常昂貴，因此就需要通過CPLD芯片進(jìn)行電壓和電流檢測，一旦出現(xiàn)異常，在極短的時(shí)間內(nèi)觸發(fā)安全模式，切斷通路，達(dá)到保護(hù)功率器件的目的。

但隨著后續(xù)新能源汽車規(guī)模的不斷提升，CPLD芯片功能便被集成在驅(qū)動芯片內(nèi)，F(xiàn)PGA的需求也隨之下降，當(dāng)前僅有部分歐系廠商在使用。

逆變器應(yīng)用的變遷側(cè)面說明了FPGA芯片在汽車領(lǐng)域應(yīng)用時(shí)所面臨的困境。FPGA成本高，在后續(xù)大規(guī)模應(yīng)用時(shí)極易被取代。

但萊迪思并未止步于此。

對于FPGA的應(yīng)用突破口，萊迪思總結(jié)道，F(xiàn)PGA因其可編程的特性非常適合新技術(shù)快速落地，因此一旦發(fā)現(xiàn)新的技術(shù)方向，萊迪思就會快速跟進(jìn)。再者，在新技術(shù)落地的過程中，伴隨著一些性能之外的痛點(diǎn)，如功能安全、信息安全、冗余設(shè)計(jì)等，萊迪思也會進(jìn)行配合開發(fā)。

針對汽車，萊迪思推出Lattice Drive?解決方案。該方案中，底層硬件平臺為模塊化的FMC適配器和CertusPro-NX評估板、嵌入式DisplayPort TX開發(fā)板、DisplayPort接收器和發(fā)送器開發(fā)板以及CertusPro-NX PCIe橋接開發(fā)板。在此之上是一系列IP核(DisplayPort RX/TX、視頻縮放器、局部調(diào)光演示+LED驅(qū)動器等)、軟件工具(RADIANT、Propel)、參考設(shè)計(jì)與演示和定制設(shè)計(jì)服務(wù)，共同構(gòu)成了完整的Drive方案。

本次萊迪思Lattice Drive?解決方案重點(diǎn)面向的是車載信息娛樂顯示屏互連和傳感器數(shù)據(jù)傳輸功能。主要集中在以下幾個(gè)應(yīng)用。

一是顯示安全I(xiàn)P方案?？梢葬槍ζ囷@示錯(cuò)誤，提供檢測和備份方案，滿足ISO26262功能安全要求。

二是激光雷達(dá)數(shù)據(jù)傳輸，用于處理輔助駕駛過程中大量的數(shù)據(jù)吞吐。

三是儀表和抬頭顯示器（HUD）的圖像顯示與功能安全。該方案最大的亮點(diǎn)是用于LCD面板的自適應(yīng)全陣列局部調(diào)光解決方案，以增加屏幕明暗對比度，提升用戶體驗(yàn)。萊迪思提供了由FPGA實(shí)現(xiàn)的完整局部調(diào)光算法和解決方案，能夠在分區(qū)數(shù)、視頻分辨率、視頻接口、客制化性能支持等方面提供足夠的靈活性、低延遲和12位內(nèi)部處理精度。

此外，如流媒體后視鏡中也可采用FPGA芯片用于圖像處理。

02.  FPGA也可以做功能安全

總結(jié)來看，萊迪思FPGA產(chǎn)品目前在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用主要集中在兩個(gè)領(lǐng)域，智能座艙和輔助駕駛，滿足其功能安全和數(shù)據(jù)傳輸需要。

在智能座艙中，除了上文提到的自適應(yīng)全陣列局部調(diào)光解決方案外，F(xiàn)PGA的另外一個(gè)重要作用是滿足屏幕內(nèi)圖像傳輸和功能安全要求。

在功能安全需求中，F(xiàn)PGA作為獨(dú)立的芯片存在，確保圖像信息在SOC芯片和屏幕之間的正常傳輸。這點(diǎn)對儀表尤為重要，萊迪思目前可以支持客戶通過ASIL-B的認(rèn)證要求。

在功能安全要求下，F(xiàn)PGA芯片本身也需要滿足相應(yīng)的功能安全認(rèn)證要求。

由于FPGA芯片可編程的特性，因此在實(shí)際情況中是沒有明確的基礎(chǔ)功能去做功能安全認(rèn)證的，無形中增加了功能安全認(rèn)證的難度。

本次上海車展期間，萊迪思成功獲得SGS頒發(fā)的2018功能安全ASIL B Ready證書，意味著萊迪思FPGA產(chǎn)品嚴(yán)格按照ISO 26262的開發(fā)流程，遵守安全規(guī)范，確保硬件設(shè)計(jì)在隨機(jī)失效場景下仍能達(dá)到安全目標(biāo)。

萊迪思補(bǔ)充道，本次獲得的功能安全認(rèn)證是一個(gè)特定功能的技術(shù)認(rèn)證，覆蓋一些基本的功能。但為FPGA芯片功能安全打開了一個(gè)新思路，未來萊迪思會覆蓋更多的基礎(chǔ)功能，并且針對多個(gè)領(lǐng)域，以確保滿足客戶的功能安全需求。

03.  FPGA的不可替代性

由于逆變器領(lǐng)域的前車之鑒，在座艙和輔助駕駛領(lǐng)域，F(xiàn)PGA未來是否能夠可持續(xù)也存在一定的不確定性。

萊迪思強(qiáng)調(diào)，相比于逆變器，座艙和輔助駕駛領(lǐng)域的替代周期會更久。

一方面是集成的功能較多。逆變器僅有CPLD一個(gè)功能，很容易被集成。而在儀表（包括HUD）部分，包括顯示優(yōu)化、功能備份等多個(gè)功能，短期內(nèi)無法被取代。

另一方面是方案的多樣性。雖然大規(guī)模量產(chǎn)后，ASIC芯片在成本上占據(jù)明顯優(yōu)勢。但ASIC芯片并不能滿足所有的應(yīng)用場景需求，往往需要與FPGA芯片共同合作。典型的便是I/O口的數(shù)量，當(dāng)I/O口數(shù)量需求較高，且方案較為小眾時(shí)，便需通過FPGA芯片予以配合。

總結(jié)來看，F(xiàn)PGA作為高度靈活且可編程的解決方案，在汽車領(lǐng)域仍展現(xiàn)出不可替代的獨(dú)特價(jià)值。但同樣需要注意的是，由于FPGA自身的局限性，注定其必須具備持續(xù)的創(chuàng)新性以快速響應(yīng)新的需求變化。作為汽車領(lǐng)域FPGA重要的供應(yīng)商，萊迪思在功能創(chuàng)新之外，同時(shí)兼顧功能安全要求，賦予了FPGA更高的應(yīng)用價(jià)值。

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