在電動(dòng)化與智能化浪潮推動(dòng)下，汽車(chē)電子電器架構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜，這對(duì)芯片的設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)處理能力提出了較高要求。在此背景下，被譽(yù)為“萬(wàn)能芯片”的FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列），因低延時(shí)、高度靈活、可擴(kuò)展等特點(diǎn)，在汽車(chē)市場(chǎng)迎來(lái)巨大的增量空間。

根據(jù)Gartner預(yù)測(cè)，2020-2026年全球FPGA市場(chǎng)規(guī)模從55.85億美元增至96.9億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為9.6%。那么，F(xiàn)PGA究竟如何賦能汽車(chē)智能化發(fā)展？目前應(yīng)用及技術(shù)發(fā)展情況如何？近日，蓋世汽車(chē)與FPGA領(lǐng)域知名供應(yīng)商萊迪思（Lattice）亞太地區(qū)應(yīng)用工程高級(jí)總監(jiān)謝征帆進(jìn)行了交流。

汽車(chē)智能化賦予FPGA更多用武之地

FPGA是是可重構(gòu)的計(jì)算機(jī)芯片，現(xiàn)場(chǎng)可編程性是其最大特點(diǎn)。CPU、GPU等芯片在被制造完成后，其功能就已被固定，而FPGA在制造完成后，可以根據(jù)用戶(hù)需要，通過(guò)EDA軟件配置特定電路，從而賦予其特定功能。

事實(shí)上，F(xiàn)PGA并非是新生事物，之所以至今才在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)光發(fā)熱，跟智能化的快速發(fā)展密切相關(guān)。對(duì)于此，謝征帆從智能座艙和智能駕駛兩個(gè)方面應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行了相關(guān)介紹。

在智能座艙領(lǐng)域，多屏、大屏、HUD配置成為流行趨勢(shì)，而車(chē)載傳感與屏的聯(lián)動(dòng)也越來(lái)越多（如電子后視鏡的應(yīng)用）。在此背景下，屏幕上除了快速呈現(xiàn)豐富的內(nèi)容外，還要保障高色域、更高對(duì)比度的顯示質(zhì)量。除了車(chē)載顯示外，車(chē)載視覺(jué)系統(tǒng)和人工智能技術(shù)也被大量應(yīng)用于駕駛員狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DMS)、手勢(shì)識(shí)別、語(yǔ)音控制和車(chē)艙內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)(IMS)應(yīng)用中。

圖片來(lái)源：梅賽德斯-奔馳

以上諸多紛繁復(fù)雜的應(yīng)用需求，需要高靈活度且在數(shù)據(jù)處理上低延時(shí)的芯片支持，這就給了可編程的FPGA帶來(lái)了更多用武之地。

智能駕駛方面，高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用中，車(chē)輛傳感器數(shù)量逐步增多，由于主處理器需要連接不同的傳感器接口進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，而且汽車(chē)接口也尚未實(shí)現(xiàn)真正標(biāo)準(zhǔn)化，所以利用FPGA的可編程特性對(duì)不同傳感器進(jìn)行聚合/橋接，或是實(shí)現(xiàn)I/O接口擴(kuò)展，也是新趨勢(shì)之一。

“總結(jié)來(lái)看，可編程、低功耗、低延時(shí)、并行處理能力強(qiáng)、散熱少等特點(diǎn)，使得FPGA越來(lái)越多的應(yīng)用在智能汽車(chē)當(dāng)中?！敝x征帆說(shuō)到。

他同時(shí)指出，除了智能化外，信息安全、系統(tǒng)安全、電機(jī)控制等領(lǐng)域也有用到FPGA的機(jī)會(huì)，助力提升汽車(chē)的安全性。且無(wú)論技術(shù)如何發(fā)展，F(xiàn)PGA總能隨技術(shù)升級(jí)而發(fā)揮相應(yīng)作用。

FPGA在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)中部分應(yīng)用場(chǎng)景（圖片來(lái)源：萊迪思）

國(guó)內(nèi)外供應(yīng)商加速布局，產(chǎn)品價(jià)格及操作難度降低

面對(duì)新的市場(chǎng)機(jī)遇，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外FPGA供應(yīng)商開(kāi)始加速布局。作為此領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先者，萊迪思對(duì)FPGA的產(chǎn)品創(chuàng)新也有了新的思考和規(guī)劃。如在近期舉辦的2024年上海國(guó)際嵌入式大會(huì)期間，該司帶來(lái)了最新的FPGA技術(shù)方案：

Local Dimming: 應(yīng)用于車(chē)載顯示屏，可以讓圖像顯示黑的地方更黑，亮的地方更亮，使顯示屏呈現(xiàn)更清晰、明暗更分明的畫(huà)面，同時(shí)降低整個(gè)顯示系統(tǒng)的功耗。

圖片來(lái)源：萊迪思

CMS（Camera Monitor System）汽車(chē)電子后視鏡解決方案：晚上防眩光、能夠在暗光或強(qiáng)光下運(yùn)行等是目前CMS亟待解決的問(wèn)題。萊迪思的CMS系統(tǒng)采用了自研的圖像信號(hào)處理（ISP）技術(shù)，能夠?qū)崟r(shí)調(diào)整圖像的亮度、對(duì)比度和色彩，確保駕駛員獲得最佳的視覺(jué)體驗(yàn)。

圖片來(lái)源：萊迪思

橋接功能：萊迪思FPGA憑借其靈活的配置和高帶寬能力，成功實(shí)現(xiàn)了多種圖像傳感器與處理系統(tǒng)之間的橋接。如在與英偉達(dá)的合作項(xiàng)目中，萊迪思FPGA用于將高速圖像數(shù)據(jù)從圖像傳感器傳輸?shù)接ミ_(dá)的AGX系統(tǒng)。通過(guò)FPGA的橋接功能，不同接口標(biāo)準(zhǔn)的圖像傳感器能夠無(wú)縫連接到統(tǒng)一的處理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸和處理，助力自動(dòng)駕駛向上發(fā)展。

圖片來(lái)源：萊迪思

除了以上外，萊迪斯此前還推出了用于電機(jī)控制、車(chē)載信息娛樂(lè) (IVI) 系統(tǒng)中的 LED 控制、車(chē)載網(wǎng)絡(luò) (IVN) 和 ADAS 應(yīng)用中的Certus-NX  FPGA ，實(shí)現(xiàn)對(duì)駕駛員、座艙和車(chē)輛監(jiān)控的Lattice Drive?等。

除了產(chǎn)品創(chuàng)新外，謝征帆指出，在競(jìng)爭(zhēng)逐鹿的情況下，產(chǎn)品的價(jià)格和技術(shù)操作難度逐步有所降低。

價(jià)格方面，謝征帆表示，“FPGA和其他的芯片系列一樣，除了前兩年因?yàn)槿必浀脑驅(qū)е聺q價(jià)以外，長(zhǎng)期來(lái)講，如果功能性能不變的話(huà)，價(jià)格都是往下走的趨勢(shì)?！?/p>

此外，他直言，這兩年國(guó)內(nèi)不少企業(yè)涉入FPGA，的確價(jià)格上存在一定競(jìng)爭(zhēng)。不過(guò)，客戶(hù)在決定用FPGA做早期設(shè)計(jì)的時(shí)候，價(jià)格并不一定是第一考慮因素，而是供應(yīng)商是否提供成熟度足夠高的方案，以及產(chǎn)品質(zhì)量是否得到市場(chǎng)認(rèn)可。因此萊迪思在競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)候，會(huì)考慮價(jià)格、成本控制，但是更多的精力會(huì)放在怎樣把產(chǎn)品質(zhì)量提高，減少客戶(hù)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間。

而在操作上，謝征帆介紹表示，早期FPGA的確門(mén)檻比較高，不過(guò)現(xiàn)在會(huì)把開(kāi)發(fā)門(mén)檻降的越來(lái)越低。從設(shè)計(jì)上來(lái)講，寫(xiě)FPGA不再需要專(zhuān)用語(yǔ)言，直接用C語(yǔ)言就可以寫(xiě)。此外，現(xiàn)在有越來(lái)越多的IP Vendor能夠提供完整的經(jīng)過(guò)驗(yàn)證過(guò)的IP，對(duì)開(kāi)發(fā)者來(lái)講就像搭積木，拼成其系統(tǒng)所要的模塊以后就能夠進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。與此同時(shí)，現(xiàn)在FPGA的性能越來(lái)越高，留給客戶(hù)足夠多的冗余空間，哪怕設(shè)計(jì)不是那么完美，F(xiàn)PGA可以幫助彌補(bǔ)掉。

“FPGA一旦發(fā)展到一定規(guī)模以后，一定會(huì)走到片上系統(tǒng)，這不光光是規(guī)模大了以后的自然需求，也是客戶(hù)的要求，希望把你平臺(tái)越來(lái)越多的東西融合進(jìn)來(lái)。萊迪斯在規(guī)劃線(xiàn)路圖里面是有規(guī)劃片上系統(tǒng)的?！?謝征帆說(shuō)到。

對(duì)于未來(lái)發(fā)展，謝指出，汽車(chē)領(lǐng)域從開(kāi)始設(shè)計(jì)，到產(chǎn)品量產(chǎn)再到大批量出貨會(huì)有比較長(zhǎng)的過(guò)程，所以最開(kāi)始并沒(méi)有期待在此領(lǐng)域收益會(huì)有爆發(fā)式增長(zhǎng)，但我們看好此領(lǐng)域，并愿意持續(xù)投入，目前公司在工業(yè)和汽車(chē)領(lǐng)域營(yíng)收占比為53%，未來(lái)期待在汽車(chē)領(lǐng)域收獲更多。

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