存儲器靈活性是FPGA設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

雖然科技界大多關(guān)注最新的前沿技術(shù)進(jìn)展，但事實(shí)上，很大一部分半導(dǎo)體設(shè)備還在使用好幾年前的組件。例如，汽車行業(yè)最近面臨的一些挑戰(zhàn)主要集中在制造工藝相對落后的芯片上。

采用FPGA的嵌入式設(shè)備領(lǐng)域比汽車行業(yè)更加廣泛和深入，因此對這些設(shè)備而言，能夠利用各種不同類型的組件尤為重要。在某些情況下，采用FPGA的設(shè)備會使用一些最新技術(shù)，但另一方面，它們可能使用的是20年前的芯片。

對嵌入式設(shè)備的設(shè)計(jì)人員來說，存儲器技術(shù)的選擇是特別重要的一個(gè)方面。許多現(xiàn)代FPGA都設(shè)計(jì)了一定容量的SRAM（靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器），方便某些算法或其他嵌入式軟件在FPGA內(nèi)運(yùn)行。但在許多應(yīng)用中，工程師需要將它們與各種類型的外部DRAM（動(dòng)態(tài)RAM）連接，從而實(shí)現(xiàn)特定設(shè)備或應(yīng)用所需的功能。例如，在基于圖像傳感器的設(shè)備中，對高分辨率視頻信號進(jìn)行實(shí)時(shí)AI處理，以執(zhí)行諸如識別不同動(dòng)作類型的任務(wù)，就需要使用DRAM來實(shí)現(xiàn)輸入信號的幀緩沖。

外部存儲器的問題在于，存儲器類型太多，性能特征、容量、功耗等千差萬別。因此，能夠連接盡可能多的不同類型的存儲器至關(guān)重要。當(dāng)前最常使用的一種是LPDDR4（第四代低功耗雙倍數(shù)據(jù)速率存儲器），它為設(shè)計(jì)人員提供了各種不同容量/密度、速度和功率規(guī)格，便于匹配他們開發(fā)的特定應(yīng)用。由于其低功耗特性，它特別適用于移動(dòng)設(shè)備和其他電池供電的設(shè)備，也可用于開發(fā)工業(yè)/汽車中的低功耗設(shè)備，以及散熱管理頗具挑戰(zhàn)性的應(yīng)用。

盡管LPDDR4的規(guī)范最初發(fā)布于2014年（LPDDR5規(guī)范于2019年推出），但由于其靈活性和較低的成本，它仍然廣受設(shè)備設(shè)計(jì)人員的歡迎。鑒于其最佳的功耗、成本和電源壽命，LPDDR4如今是工業(yè)和嵌入式系統(tǒng)中最受歡迎的DRAM。此外，與較早發(fā)布但仍普遍使用的LPDDR2和LPDDR3類型的存儲器相比，LPDDR4提供了功耗和性能方面的重大改進(jìn)。因此，像美光（Micron）這樣的內(nèi)存公司提供了大量不同類型的LPDDR4器件，以滿足市場的不同需求。

作為小型FPGA市場現(xiàn)代化戰(zhàn)略的一部分，萊迪思最近推出了CertusPro?-NX 系列產(chǎn)品，這是目前同類產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4的FPGA系列。因此，工程師現(xiàn)在不僅能夠利用速度更快的器件，還能兼顧低功耗和低頻率，這對嵌入式設(shè)備至關(guān)重要。這種組合令人振奮之處在于，它能夠?yàn)楦鼜V泛的設(shè)備提供強(qiáng)大的功能，例如機(jī)器視覺和其他基于智能攝像頭的應(yīng)用。尤其是現(xiàn)在可以將AI功能引入更小、更便宜和更低功耗的設(shè)備，從而擴(kuò)展這種強(qiáng)大新技術(shù)的應(yīng)用范圍。

從美光這樣的內(nèi)存制造商角度來看，在更多主機(jī)或處理器件（如CertusPro-NX FPGA）中更廣泛地支持 LPDDR4，意味著該公司將擁有更多的客戶，可以向他們銷售其內(nèi)存產(chǎn)品。對于設(shè)備設(shè)計(jì)人員來說，新增LPDDR4支持意味著他們可以從這些成熟的主流內(nèi)存技術(shù)的廣泛長久應(yīng)用中受益，因?yàn)檫@些器件制造生命周期很長，能獲得長期穩(wěn)定的供應(yīng)。

最后，我們需要認(rèn)識到嵌入式設(shè)備的世界持續(xù)以驚人的速度增長和多樣化發(fā)展。因此，當(dāng)組件選擇的范圍和互連方式不斷擴(kuò)大發(fā)展時(shí)，對所有相關(guān)方都是真正的多贏。LPDDR4存儲器與FPGA的組合顯然可以實(shí)現(xiàn)廣闊的應(yīng)用，可以專門針對各種不同的環(huán)境開發(fā)應(yīng)用。對于希望提高靈活性的設(shè)備設(shè)計(jì)人員而言，這無疑是一個(gè)激動(dòng)人心的新時(shí)代。

作者簡介：

Bob O’Donnell是市場研究公司TECHnalysis Research的總裁兼首席分析師，該公司為技術(shù)行業(yè)和專業(yè)金融領(lǐng)域提供戰(zhàn)略咨詢和市場研究服務(wù)。