為什么智能汽車用到的FPGA越來越多
2022-09-29 12:18:01 萊迪思以智能化、電動化、網聯化、共享化為代表的汽車“新四化”時代，正在加速推進汽車行業技術和架構的快速演進。例如，傳統的分布式方案將被集成式方案取代，包括ECU、傳感器在內的硬件會得到高度整合；汽車OEM會更關注客戶在接口軟件層面上的創新，以及為終端客戶提供差異化產品的能力。
同時，電動汽車、自動駕駛、高級駕駛輔助系統(ADAS)和車載信息娛樂系統等市場需求的猛增，也大大增加了OEM廠商對汽車系統電子組件的依賴。根據德勤(Deloitte)的預計，到2030年，電子系統將占據新車成本的45%左右。
但可能有一些不太被了解的事實是，FPGA在當今最新的汽車設計中發揮著至關重要的作用。對于技術先進的汽車來說，采用多達10-12片FPGA的情況并不少見，它們通常是不同類型的，并執行一系列重要功能。
例如在智能座艙領域，儀表板、信息娛樂系統和屏幕顯示正趨向高度集成，屏幕上需要展示的內容不僅日趨豐富，消費者還希望獲得更高色域、更高對比度的顯示質量。同時，車載視覺系統和人工智能技術也被大量應用于駕駛員狀態監測系統(DMS)、手勢識別、語音控制和車艙內監控系統(IMS)應用中。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、功耗低、散熱少的特點，加速引入相關FPGA平臺。
而在高級駕駛輔助系統應用中，最新數據顯示，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行數據處理，而且汽車接口也尚未實現真正標準化，所以利用FPGA的可編程特性對不同傳感器進行聚合/橋接，或是實現I/O接口擴展，也是新趨勢之一。同時，考慮到汽車平臺的開發可能需要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。
另一個值得關注的領域來自電動汽車，尤其是伴隨著碳化硅等寬禁帶半導體的廣泛使用，傳統DSP甚至多核DSP控制的精度越來越難以滿足汽車行業對驅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用都至關重要。伴隨車內越來越多傳感器、自動控制和網絡連接的出現，系統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絡攻擊，還需要電子系統能夠在嚴酷的環境中穩定安全運行。對半導體器件來說，增加硬件安全引擎，使之能夠在遭到未經授權的訪問時對固件進行保護、檢測和恢復，就顯得更為關鍵。
為此，萊迪思日前面向車載信息娛樂(IVI)系統高速視頻互連、5GbE車載網絡(IVN)和ADAS傳感器數據處理等應用，推出了擁有領先的低功耗、高性能以及同類產品最小尺寸的CertusPro-NX汽車級FPGA系列產品。
作為Nexus家族的第四款產品系列，自面世以來，CertusPro-NX一直被萊迪思視作主流FPGA市場的“新標桿”，無論是功耗設計、系統帶寬、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系統中的傳感器接口橋接、智能系統中的數據協同處理、5G通信基礎設施中的高帶寬信號橋接等創新應用均將因此獲益。
與競品相比，CertusPro-NX汽車級器件不僅擁有行業領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最佳的系統帶寬，且是同類產品中唯一支持LPDDR4外部存儲器的FPGA產品。CertusPro-NX汽車級器件支持高達8.1Gbps的SERDES、高達96k的邏輯單元，擁有同類產品中最多的片上存儲器資源，從而實現的高效處理。
事實上，這并不是萊迪思在汽車領域的首次嘗試。面向汽車照明、信息娛樂系統和遠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化的CrossLink系列，以及為汽車設計中的平臺管理和安全應用打造的MachXO系列，構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設計環境，和mVision、Automate和sensAI解決方案集合，一個完整的“模塊化硬件平臺+參考設計+神經網絡IP核+定制設計服務”矩陣呼之欲出，汽車相關系統的設計流程、上市時間正得以加速和簡化。
