靈活邏輯

作為最早加入eFPGA的公司之一，F(xiàn)lex已經(jīng)投入研發(fā)7年，2020年eFPGA正式開始盈利，并與Dialog、大唐電信、波音達(dá)成合作。Flex的EFLX  eFPGA  IP已經(jīng)基本覆蓋了桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室的180納米、辛格的12納米和TSMC的40納米、28/22納米和16/12納米等主流成熟技術(shù)，完成了十余種芯片的流式傳輸。不僅如此，F(xiàn)lex  Logic宣稱，辛格的22FDX和TSMC的7/6nm已經(jīng)處于設(shè)計(jì)階段，下一步就是進(jìn)入5nm。

在Flex  Logic看來，傳統(tǒng)的獨(dú)立FPGA芯片的SoC方案對(duì)功耗要求過高，大部分需要高速SERDES或PCIe與其他芯片互連進(jìn)行I/O，這種方案不僅功耗過大，而且由于SERDES/PHYS的存在帶來了一定的面積成本，但eFPGA可以實(shí)現(xiàn)低功耗、低成本、小面積，100K  LUT可以插入復(fù)雜的SoC設(shè)計(jì)中。而且在繼承了FPGA的可編程特性后，即使是已經(jīng)安裝的產(chǎn)品，也可以使用EFLX內(nèi)核升級(jí)I/O協(xié)議，更改加密算法等等。

EFPGA在重構(gòu)時(shí)間上也有優(yōu)勢(shì)，因此更適合復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。比如Flex  Logic的AI推理芯片Infirxx1，在測(cè)試中，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型級(jí)的動(dòng)態(tài)重構(gòu)只需要6微秒。這使得Infirxx1具有ASIC性能，同時(shí)可以動(dòng)態(tài)處理新模型。非常適合作為主處理器的加速器或協(xié)處理器，應(yīng)用于低功耗、高性能的邊緣AI市場(chǎng)。

這種動(dòng)態(tài)重構(gòu)也為eFPGA帶來了更多的應(yīng)用方向，比如自動(dòng)駕駛中的傳感器融合方案，處理激光雷達(dá)、毫米波雷達(dá)、視覺等不同的傳感器數(shù)據(jù)。還有不同PWM頻率要求的多電機(jī)方案，其中提供電機(jī)控制器支持。或者需要對(duì)ARM、RISC-V、ARC等不同指令集架構(gòu)的CPU進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換。

Achronix

美國公司Achronix也涉足了eFPGA市場(chǎng)。Achronix的Speedcore可以達(dá)到750MHz的峰值頻率，已經(jīng)支持TSMC  16nm、12nm、7nm三個(gè)成熟的工藝節(jié)點(diǎn)，也可以移植到其他節(jié)點(diǎn)。

Achronix非常看好eFPGA在汽車市場(chǎng)的機(jī)會(huì)，尤其是當(dāng)前汽車開發(fā)周期縮短，需要支持10年以上的生命周期。以特斯拉為例。與其他現(xiàn)成的組件相比，ASIC提供了最佳的整體成本和性能，盡管它需要一定的開發(fā)成本。同時(shí)，選擇ASIC路線也帶來了一定的風(fēng)險(xiǎn)。

首先，ASIC解決方案必須對(duì)自己的解決方案有清晰的認(rèn)識(shí)。特斯拉的FSD  ASIC已經(jīng)發(fā)展了近三年。如果相機(jī)ISP需要更新，GPU需要支持浮點(diǎn)而不是FP32，那么ASIC架構(gòu)就需要大幅度改變，這很可能會(huì)進(jìn)一步延長后續(xù)車型的生產(chǎn)，這也是很少有汽車廠商選擇這種技術(shù)路線的原因。eFPGA  IP與ASIC的集成將為這些廠商提供FPGA的嵌入式硬件編程能力，而不會(huì)像獨(dú)立FPGA那樣增加成本和功耗。

總結(jié)

EFPGA具有加密、保護(hù)等諸多優(yōu)勢(shì)，既能支持各種加密算法，又能保護(hù)IP資產(chǎn)不被逆向工程。雖然eFPGA是幾年前才引入的，但它仍然是一項(xiàng)不成熟的技術(shù)，在芯片設(shè)計(jì)領(lǐng)域沒有太大的吸引力。經(jīng)過幾年的發(fā)展，經(jīng)過晶圓廠的生產(chǎn)認(rèn)證，設(shè)計(jì)流程和軟件的完善，以及AI和自動(dòng)駕駛的興起，eFPGA已經(jīng)成為一個(gè)可行的方案。不過，在ARM的IP廠商此前的經(jīng)驗(yàn)下，eFPGA能否真正崛起，還需要等待更多的市場(chǎng)驗(yàn)證。