隨著工業自動化和 5G 等技術的發展，開發人員開始尋求為網絡邊緣應用添加處理和互連功能。為了順應這種趨勢，這些器件需要采用支持 PCIe 和千兆以太網等常見接口的低功耗處理硬件。設備開發人員還需要易于使用、統一的開發平臺，提供將產品快速推向市場所需的硬件、軟件和 IP。為了滿足市場需求，萊迪思推出了全新 Lattice Certus-NX 系列 FPGA。

這些意味著萊迪思在新產品開發戰略的指導下僅用六個月就發布了第二款產品系列，Lattice Nexus 是業界首個基于 28 nm FD-SOI 工藝的低功耗 FPGA 技術平臺，而 Certus-NX 器件是在該平臺上開發的第二款 FPGA 系列產品。

萊迪思現場技術支持總監蒲小雙介紹，“該系列器件在通用 FPGA 市場上擁有領先的 IO 密度，每平方毫米的 IO 密度最高可達同類 FPGA 競品的兩倍。Certus-NX FPGA 擁有卓越的低功耗、小尺寸、高可靠性和瞬時啟動等特性，支持高速 PCI Express（PCIe）和千兆以太網接口，可實現數據協同處理、信號橋接和系統控制。”

密度增大，安全性更高

對比發現，新產品和上一代產品都是在 28nm FD-SOI 工藝平臺上打造的，都有 DSP 模塊，都分為 17K、40K 兩類，兩者到底有哪些區別？ 蒲小雙解釋，“從整體來看，兩代產品都基于 28nm FD-SOI 工藝制造，最大的差別是，Certus-NX 沒有 MIPI hardcore，這是為了增加 I/O 的數量，達到 195 個 IO，在小封裝中，每平方毫米增加 I/O 對細分市場的客戶是有益的，這是我們在推廣上一代產品時發現的；另外一個區別是，在安全認證方面，為了保護器件的位流免于未經授權的訪問 / 更改 / 復制，Certus-NX FPGA 支持 AES-256 加密和領先的 ECDSA 認證，可在設備的整個生命周期內提供保護，而第一代產品沒有 ECSDA 模塊。Certus-NX 系列 FPGA 設有 17K 和 40K 兩種邏輯單元，都是比較小的 FPGA。一般來說，在邊緣配置高邏輯 FPGA，功耗也會相應增加，因此用戶在選擇方案時需要折中，設計者要在純 FPGA 方案、MCU+FPGA 方案、DSP+FPGA 方案中篩選，做到性能和功耗的平衡。

由于手機出貨量很大，現在的大部分傳感器都采用 MIPI 接口，第一代產品具有 MIPI 接口，因此側重嵌入式視覺應用，如今 MIPI CS 接口變成了很多 AP、DSP、MCU 的標準接口。FPGA 更多是作為協處理器，需要接口與主處理器連在一起，第二代產品支持高速 PCI Express（PCIe），面向從自動化工業設備中的數據處理到通信基礎設施中的系統管理等一系列應用。

滿足用戶“小尺寸、低功耗”的剛需

Certus-NX FPGA 的尺寸縮小多達 3 倍，可以在 36 平米內實現完整的 PCIe 解決方案。即便是使用 Certus-NX FPGA 系列的最小封裝，其每平方毫米 I/O 密度仍是同類 FPGA 競品的兩倍，為橋接應用提供更大的設計靈活性和強大的支持；IO 連接更可靠，其中 1.5 Gbps 差分 IO，性能超過競品 FPGA 最高可達 70%。蒲小雙解釋，“我們的差分 I/O 可以運行到 1.5Gbps，競爭對手的同類產品運行到 1.25Gbps，因此比競爭對手高 70%。”還支持 5 Gbps PCIe、1.5 Gbps SGMII 和 1066 Mbps DDR3，開發人員可以在 Certus-NX 開發板上測試這些 IP 模塊，快速實現在 Certus-NX FPGA 目標應用上常用的接口。

另外，功耗降低多達 4 倍，Certus-NX FPGA 的可編程基體偏壓功能可根據用戶的應用需求，可選擇高性能或低功耗工作模式。與同類 FPGA 相比，該系列器件的功耗可降低多達 4 倍。關于功耗的降低，蒲小雙解釋，“主要是 FD-SOI 帶來的，FD-SOI 技術原來是針對 IoT 推出的，在邊緣應用中用戶希望功耗更低，它的漏電流很小。“

Certus-NX FPGA 的啟動時間幾乎是瞬時啟動，全新器件還通過 SPI 存儲器實現超快的器件配置，其速度最該可達同類 FPGA 競品的 12 倍。單個 I/O 配置只需 3 ms，整個器件啟動時間僅為 8-14 ms（取決于器件大小）。為什么配置時間可以大幅度縮減？除了工藝以外，每個產品的設計方法、加載方法都不一樣，對于傳統 FPGA 來說，一般都是在外面加一個 SPI Flash，傳統 FPGA 的快慢往往決定于 SPI 能跑多快。以前 FPGA 最快能運行到 50Mbps，現在的新 SPI Flash 可以達到 130M。而且原來的 SPI 是單通道運行，現在可以是四個通道，叫 QSPI。如果你能支持 QSPI 那么寬的數據，在加載或者相應的 FPGA 設計時，就要把數據通道打通，讓配置時間縮短。現在用戶對器件性能要求越來越高，外面提供 SPI Flash 有好處，在芯片內部專門配置快速設計也有優勢。

高可靠性和易用性兼得

對于安全性要求極高的工業和汽車應用而言，可靠的性能至關重要。這些應用中的器件必須達到預期的性能，以避免對人員和財產造成損害。Certus-NX FPGA 的抗軟錯誤率（SER）性能最高為同類 FPGA 的 100 倍，Certus-NX FPGA 為工業溫度級器件，它還支持片上 ECC 和 SEC。

對于工業和汽車的總線支持，蒲小雙表示，常用汽車總線稱之為 CANBus 總線，因為 CANBus 總線不是特別快，萊迪思提供 IP 支持。另外，高速數據傳輸總線分為工業以太網和 FTPLink3，車載采用較多。其優勢是單對線的速率很高，可以達到 1.4G、2G，主要傳輸視頻圖像，也可以做雙向，但是因為是私有協議，cable 和芯片都很貴。MIPI 是汽車領域的一個公開組織，MIPI 現在在推 A-PHY 標準，以后 FPGA 和處理器都會帶有 A-PHY，因為 A-PHY 基本上可以取代其它的產品。我們的產品可以用于車載，例如，帶 MIPI CSI 的 AP，基本 1-2 個可以用到汽車上。未來，汽車上的攝像頭會越來越多，包括環式、前式、后式等，這些 MIPI 都要連接，還要傳輸回來。我們的產品可以發揮橋梁作用，還可以提供 ISP 圖像處理的功能。”

另外，Certus-NX FPGA 支持易于使用的 LatticeRadiant 軟件，提供了統一的 FPGA 設計環境，集成了優秀的工具和功能，可幫助用戶快速高效地開發應用，用戶基本上在 10 分鐘內的流程里面就可以學會整個系統開發的過程，非常易學。

審核編輯黃昊宇