为什么智能汽车用到的FPGA越来越多

作者：莱迪思半导体

以智能化、电动化、网联化、共享化为代表的汽车“新四化”时代，正在加速推进汽车行业技术和架构的快速演进。例如，传统的分布式方案将被集成式方案取代，包括ECU、传感器在内的硬件会得到高度整合；汽车OEM会更关注客户在接口软件层面上的创新，以及为终端客户提供差异化产品的能力。

同时，电动汽车、自动驾驶、高级驾驶辅助系统(ADAS)和车载信息娱乐系统等市场需求的猛增，也大大增加了OEM厂商对汽车系统电子组件的依赖。根据德勤(Deloitte)的预计，到2030年，电子系统将占据新车成本的45%左右。

但可能有一些不太被了解的事实是，FPGA在当今最新的汽车设计中发挥着至关重要的作用。对于技术先进的汽车来说，采用多达10-12片FPGA的情况并不少见，它们通常是不同类型的，并执行一系列重要功能。

例如在智能座舱领域，仪表板、信息娱乐系统和屏幕显示正趋向高度集成，屏幕上需要展示的内容不仅日趋丰富，消费者还希望获得更高色域、更高对比度的显示质量。同时，车载视觉系统和人工智能技术也被大量应用于驾驶员状态监测系统(DMS)、手势识别、语音控制和车舱内监控系统(IMS)应用中。于是，很多车厂目前都在利用低功耗FPGA具备的可编程、并行处理能力强、功耗低、散热少的特点，加速引入相关FPGA平台。

而在高级驾驶辅助系统应用中，最新数据显示，一辆L3级别的自动驾驶车辆将至少配置16个以上的各型传感器，由于主处理器需要连接不同的传感器接口进行数据处理，而且汽车接口也尚未实现真正标准化，所以利用FPGA的可编程特性对不同传感器进行聚合/桥接，或是实现I/O接口扩展，也是新趋势之一。同时，考虑到汽车平台的开发可能需要5-10年的时间，方案是否具备可拓展性也左右着用户的选型决心。

另一个值得关注的领域来自电动汽车，尤其是伴随着碳化硅等宽禁带半导体的广泛使用，传统DSP甚至多核DSP控制的精度越来越难以满足汽车行业对驱动控制的时效和正确度要求的提升，而FPGA作为替代方案正在被大量使用。

安全性和可靠性对于任何汽车应用都至关重要。伴随车内越来越多传感器、自动控制和网络连接的出现，系统遭受恶意攻击的概率大幅增加，OEM厂商必须要能够即时检测到漏洞并防止网络攻击，还需要电子系统能够在严酷的环境中稳定安全运行。对半导体器件来说，增加硬件安全引擎，使之能够在遭到未经授权的访问时对固件进行保护、检测和恢复，就显得更为关键。

为此，莱迪思日前面向车载信息娱乐(IVI)系统高速视频互连、5GbE车载网络(IVN)和ADAS传感器数据处理等应用，推出了拥有领先的低功耗、高性能以及同类产品最小尺寸的CertusPro-NX汽车级FPGA系列产品。



作为Nexus家族的第四款产品系列，自面世以来，CertusPro-NX一直被莱迪思视作主流FPGA市场的“新标杆”，无论是功耗设计、系统带宽、边缘处理，还是可靠性、封装多样性等多个方面均得到了大幅提升，ADAS系统中的传感器接口桥接、智能系统中的数据协同处理、5G通信基础设施中的高带宽信号桥接等创新应用均将因此获益。

与竞品相比，CertusPro-NX汽车级器件不仅拥有行业领先的能耗效率和可靠性，还在超小的封装尺寸中提供了行业最佳的系统带宽，且是同类产品中唯一支持LPDDR4外部存储器的FPGA产品。CertusPro-NX汽车级器件支持高达8.1Gbps的SERDES、高达96k的逻辑单元，拥有同类产品中最多的片上存储器资源，从而实现的高效处理。



事实上，这并不是莱迪思在汽车领域的首次尝试。面向汽车照明、信息娱乐系统和远程信息处理等通用需求的ECP/Certus系列，专为高速视频和传感器优化的CrossLink系列，以及为汽车设计中的平台管理和安全应用打造的MachXO系列，构成了莱迪思汽车解决方案的三大模块化硬件平台。再辅之以Radiant/DIAMOND/Propel设计环境，和mVision、Automate和sensAI解决方案集合，一个完整的“模块化硬件平台+参考设计+神经网络IP核+定制设计服务”矩阵呼之欲出，汽车相关系统的设计流程、上市时间正得以加速和简化。