隨著公共云服務器和網絡邊緣計算系統在整個數據中心環境中的快速增長，安全性、能效和系統整體性能變得越來越重要。物聯網和5G連接的興起需要巨大的處理能力，這給服務器帶來了前所未有的壓力。量子計算在未來十年內有望上線，在此之前系統設計人員的任務是盡可能安全高效地滿足這些需求。FPGA能夠始終如一地在這種敏捷的環境如中提供保持同步所需的靈活性和低功耗管理，并且隨著時間的推移，這些器件會變得越來越先進。

例如，萊迪思FPGA尤其注重增強FPGA的功能。萊迪思Mach FPGA系列專為平臺管理和安全而設計，而最新的萊迪思MachXO5-NX系列基于萊迪思Nexus平臺構建，提供更先進的系統控制，極大助力了服務器領域的發展。

實現網絡彈性

近年來，83%的企業都經歷過固件攻擊，因此他們對網絡彈性的需求不言而喻。由于分布式計算大行其道，攻擊面越來越大，現在的攻擊包括網絡、供應鏈和物理攻擊。這已不再是是否會遭受攻擊的問題，受到攻擊只是時間問題。如何應對才至關重要。

為了讓數據中心具備網絡彈性，需要首先采取主動措施來保護數據。之后需要檢測外來攻擊并從中恢復，同時還需要保證一定的運行水平來維持服務要求。平臺固件保護恢復（PFR）提供了保護、檢測和恢復的實時周期，該方案以硬件可信根（RoT）器件為基礎，如萊迪思MachXO3D、Mach-NX或MachXO5-NX FPGA。萊迪思還提供交鑰匙解決方案，客戶可以選擇萊迪思和AMI聯合開發的解決方案——在萊迪思RoT器件上運行的Tektagon XFR。

這些FPGA不僅會在惡意軟件入侵或者系統遭遇攻擊時才進行檢測，而是會主動監控系統的啟動前和啟動后的狀態。如果遭遇了固件攻擊， FPGA上的閃存器件可以加載授權固件的黃金鏡像，覆蓋未經授權的版本，確保系統恢復。這種保護、檢測和恢復功能遵循NIST SP-800-193 PFR規范。

萊迪思FPGA通常用于服務器平臺上的電源控制應用。絕大多數服務器都采用萊迪思FPGA控制系統復位和上電時序。這意味著FPGA是最先上電和最后斷電的器件之一。將這種特性與相安全功能結合，會讓我們的安全解決方案幾乎“不可繞過”。在啟動時，如果檢測到惡意行為，萊迪思FPGA可以保持系統復位狀態，確保系統在繼續啟動之前恢復到已知的完好配置，從而有助于防止攻擊進一步擴散。為了幫助我們的客戶在整個全球供應鏈中保護其組件，萊迪思提供了屢獲殊榮的供應鏈保護服務——Lattice SupplyGuard。萊迪思SupplyGuard是一項開創性的服務，我們提供工廠鎖定的IC，這些IC只能使用由目標客戶開發、簽名和加密的配置位流進行編程。芯片完全鎖定出廠，只有客戶擁有解鎖它們所需的憑證，便于可靠，單向，安全的所有權轉移。

除了本身具備彈性之外，FPGA的現場升級功能還允許系統架構師部署可處理后量子加密算法的設備，而無需等待新的流片，以及在設計鎖定后處理任何新發現的安全漏洞。

低功耗高性能領導者

平均而言，服務器和冷卻系統占據了美國數據中心直接用電量的最大比重。隨著云和網絡邊緣計算服務器數量的增加，在服務器設計中必須重視高效的電源管理功能，不僅要控制電源成本，還要推動未來的可持續發展。萊迪思FPGA專為提高能效而設計，為系統設計人員提供了堅實的低功耗基礎，與同級別的類似器件相比，功耗可降低多達4倍。這部分是因為FPGA擁有并行處理能力。FPGA無需依賴功耗更高且多為串行的微控制器或微處理器，而是同時處理多個功能（即并行），從而更好地整合功能，以更少的功耗完成更多工作。萊迪思FPGA比同類競品器件小10倍，幫助系統設計人員能夠創造更緊湊的產品尺寸，實現更高的整體系統效率。

例如，BMC功能和其他一些組件現在可以整合到FPGA中，在相同的低功耗、小尺寸封裝中提供更多功能。可以對FPGA進行編程，實現自適應的風扇算法和預測性維護功能。這些算法將根據冷卻風扇的工作負載調節其功率，從而更有效地使用能源。它們還可以監控風扇自身的使用壽命，在其報廢之前及時更換，并在其他風扇需要提高效率時調整配電。基于萊迪思Nexus的FPGA軟失效率極低，這得益于它們所采用的FD-SOI工藝技術，有助于系統更可靠地運行。

這些優點不僅在推動可持續發展方面非常重要，而且對數據中心的整體運營也很有價值。除了惡意攻擊的風險外，極端天氣事件也是導致系統中斷的主要原因，美國45%的數據中心報表示經歷過此類事件，損害了他們的運營能力。系統設計人員在開發新設計時，必須考慮所有威脅要素，將安全功能構建到盡可能低功耗、小尺寸的設計中。

提升系統總體性能

FPGA 提供的高能效系統控制和網絡彈性只是數據中心提高其整體運營能力的開端。為了加速數據中心的處理能力，FPGA可以有效地分擔通常由CPU處理的工作負載，從而釋放它的算力，更有效地分配資源。

審核編輯：郭婷