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汽车和AI，是当前半导体市场最为人瞩目的两大增长引擎。FPGA作为灵活可编程的半导体产品，也在两个热点市场有着差异化的应用空间。目前，全球Top2 FPGA厂商先后被英特尔、AMD收购，作为异构计算平台的重要组成，支撑着AI、自动驾驶等热点应用的发展。与此同时，来自独立FPGA厂商的中小型FPGA产品，也在发挥着不可替代的作用。
中小型FPGA在车用场景有三大作用
在电气化、智能化趋势下，单车芯片用量由传统燃油车时代的 600 至 700 颗/辆增长至约2000 颗/辆，分布在智能汽车感知、决策、执行的方方面面。在电动汽车和智能驾驶场景中，功率、MCU、算力芯片有着很高的声量。其实，在提升驾驶体验和功能安全方面，中小型FPGA也发挥着不可忽视的作用，正在越来越多地应用于ADAS、信息娱乐、功能安全等系统，以及传感器、智能后视镜等产品。
“汽车主机厂对于半导体等元器件的期许，并不是基于它们让车辆跑出更高的速度，而是打造差异化的驾乘体验和安全功能。”Lattice（莱迪思）首席战略和营销官Esam Elashmawi 向《中国电子报》记者表示，“在初始阶段，我们的汽车业务量比较小，但每年的增长率非常高，增速已经远远超过工业、通信、计算等行业应用。”
如今的车辆除了传统的中控显示和仪表盘，还涉及空调控制、导航、电子后视镜等分布在汽车各个位置的屏幕。如果为不同规格的屏幕分别配置显示芯片，会使车载显示的配置和连接变得复杂。而FPGA可编程的优势，使通过同一芯片适应多种屏幕成为可能。今年7月，Lattice推出了面向车载信息娱乐显示屏互连和数据处理功能的解决方案，支持显示屏互连和处理、多显示屏互连等功能。“我们的FPGA具有灵活性，可以满足并且匹配不同尺寸、不同分辨率的屏幕，如此一来，下游客户不需要根据屏幕的尺寸和分辨率再去定制相应的处理芯片。”Esam表示。
随着汽车搭载的传感器越来越多，FPGA在数据融合处理方面也有着用武之地。曾经，车载处理器只需要处理少量传感器的数据，如今单车搭载的传感器多达10个以上。FPGA作为可以编程IO的芯片，能够更加灵活地调用传感器和信息输入，对数据进行汇总和预处理，再传输给原有的车用处理器进一步处理或者直接生成结果并输出到车载显示器上。
此外，FPGA还能够在一个容易被忽略但是起到重要作用的领域发挥作用——车用芯片之间的桥接和功能补充。虽然头部车用半导体供应商都在推出整合的方案，但依然存在同一辆车搭载了不同品牌、不同功能的半导体，导致接口不统一的情况。FPGA可以在不同的芯片接口之间起到桥接作用。另一方面，当汽车需要增强特定的功能或者为关键设备添加冗余，也可以通过FPGA实现。“在汽车上有许多功能安全的需求，要求设备具有冗余性，比如仪表盘上关键信息的显示、车辆速度、车辆警报等。在这些方面，FPGA的灵活性可以带来优势，而且FPGA能够将各种功能整合到一起，优化整体的物料成本。”莱迪思亚太区总裁徐宏来表示。
FPGA在两大AI场景均有发展空间
FPGA可以反复编程的特性，契合了人工智能算法持续演进和升级的趋势。“人工智能的神经网络模型隔段时间就会迭代变化，FPGA的好处在于，开发者可以随时将更加新锐、效率更高的神经网络模型重新编程到FPGA,而不需要像ASIC芯片那样进行重新设计。因此FPGA可以无条件地适应未来的神经网络。”Esam表示。
AI应用主要分为两大类，一类是在数据中心运行的大型生成式AI，另一类是笔记本电脑等设备搭载的边缘式AI。全球前两大FPGA厂商赛灵思和Altera的大型FPGA，已经通过AMD和英特尔的异构计算体系，为AI应用提供算力。同时，中小型FPGA也正在从AI应用中受益。
在数据中心，Lattice的FPGA搭载于CPU式、GPU式以及AI服务器中。在AI浪潮到来前，Lattice在该市场的收入也在持续增长。据Esam介绍，2019 年 5月，Lattice在服务器市场的搭载率约为 25%，如今搭载率已经超过了100%。同时，每一代服务器产品都会带来更多功能，有着更高的ASP（平均售价）。搭载率和ASP共同驱动着Lattice在服务器市场的成长。而AI专用服务器有着更高的FPGA搭载率，将为Lattice等中小FPGA企业带来更多的机遇。
而在边缘设备上，FPGA被应用在工业自动化、汽车等终端AI上。曾经，Lattice的产品主要应用于工业市场，如今笔记本电脑厂牌也开始采用Lattice用于人工智能算法的FPGA芯片。“几年前终端设备市场还没有规模化采用FPGA，现在终端厂商开始使用 FPGA。终端设备市场规模比服务器市场大 20 倍，每年的出货量大约在2.5亿到3亿台。这对于我们来说是一个完全崭新的市场, 也是新的增长驱动引擎。”Esam说。
芯片供应商若要更好地支持下游产品、IT基础设施厂商追赶技术更迭迅速的AI浪潮，除了提供硬件，也需要提供软件工具支持。Lattice推出了实现AI应用的sensAI、实现嵌入式视觉的mVision、实现工厂自动化的Automate等软件解决方案。接下来，Lattice会向上游延伸，与 IP合作伙伴、生态系统合作伙伴进行进一步的合作，将预制IP编程到FPGA 中，以支持工业、汽车、通信、计算等行业所需的特定功能。
“FPGA行业的独特性就是芯片占其中的50%，剩下的50%是相关的软件工具，在这方面需要大量的积累和长期不断的投资。”徐宏来表示。
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