在電動化與智能化浪潮推動下，汽車電子電器架構(gòu)越來越復(fù)雜，這對芯片的設(shè)計及數(shù)據(jù)處理能力提出了較高要求。在此背景下，被譽為“萬能芯片”的FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列），因低延時、高度靈活、可擴展等特點，在汽車市場迎來巨大的增量空間。

根據(jù)Gartner預(yù)測，2020-2026年全球FPGA市場規(guī)模從55.85億美元增至96.9億美元，年均復(fù)合增長率為9.6%。那么，F(xiàn)PGA究竟如何賦能汽車智能化發(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)用工程高級總監(jiān)謝征帆進(jìn)行了交流。

汽車智能化賦予FPGA更多用武之地

FPGA是是可重構(gòu)的計算機芯片，現(xiàn)場可編程性是其最大特點。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)用戶需要，通過EDA軟件配置特定電路，從而賦予其特定功能。

事實上，F(xiàn)PGA并非是新生事物，之所以至今才在汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)光發(fā)熱，跟智能化的快速發(fā)展密切相關(guān)。對于此，謝征帆從智能座艙和智能駕駛兩個方面應(yīng)用場景進(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，而車載傳感與屏的聯(lián)動也越來越多（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、更高對比度的顯示質(zhì)量。除了車載顯示外，車載視覺系統(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)測系統(tǒng)(DMS)、手勢識別、語音控制和車艙內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)(IMS)應(yīng)用中。

圖片來源：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)處理上低延時的芯片支持，這就給了可編程的FPGA帶來了更多用武之地。

智能駕駛方面，高級駕駛輔助系統(tǒng)應(yīng)用中，車輛傳感器數(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，而且汽車接口也尚未實現(xiàn)真正標(biāo)準(zhǔn)化，所以利用FPGA的可編程特性對不同傳感器進(jìn)行聚合/橋接，或是實現(xiàn)I/O接口擴展，也是新趨勢之一。

“總結(jié)來看，可編程、低功耗、低延時、并行處理能力強、散熱少等特點，使得FPGA越來越多的應(yīng)用在智能汽車當(dāng)中?！敝x征帆說到。

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

FPGA在汽車產(chǎn)業(yè)中部分應(yīng)用場景（圖片來源：萊迪思）

國內(nèi)外供應(yīng)商加速布局，產(chǎn)品價格及操作難度降低

面對新的市場機遇，近年來，國內(nèi)外FPGA供應(yīng)商開始加速布局。作為此領(lǐng)域的技術(shù)領(lǐng)先者，萊迪思對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年上海國際嵌入式大會期間，該司帶來了最新的FPGA技術(shù)方案：

Local Dimming: 應(yīng)用于車載顯示屏，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、明暗更分明的畫面，同時降低整個顯示系統(tǒng)的功耗。

圖片來源：萊迪思

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

圖片來源：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FPGA的橋接功能，不同接口標(biāo)準(zhǔn)的圖像傳感器能夠無縫連接到統(tǒng)一的處理平臺，實現(xiàn)了高速、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸和處理，助力自動駕駛向上發(fā)展。

圖片來源：萊迪思

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

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

價格方面，謝征帆表示，“FPGA和其他的芯片系列一樣，除了前兩年因為缺貨的原因?qū)е聺q價以外，長期來講，如果功能性能不變的話，價格都是往下走的趨勢。”

此外，他直言，這兩年國內(nèi)不少企業(yè)涉入FPGA，的確價格上存在一定競爭。不過，客戶在決定用FPGA做早期設(shè)計的時候，價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)量是否得到市場認(rèn)可。因此萊迪思在競爭的時候，會考慮價格、成本控制，但是更多的精力會放在怎樣把產(chǎn)品質(zhì)量提高，減少客戶產(chǎn)品進(jìn)入市場的時間。

而在操作上，謝征帆介紹表示，早期FPGA的確門檻比較高，不過現(xiàn)在會把開發(fā)門檻降的越來越低。從設(shè)計上來講，寫FPGA不再需要專用語言，直接用C語言就可以寫。此外，現(xiàn)在有越來越多的IP Vendor能夠提供完整的經(jīng)過驗證過的IP，對開發(fā)者來講就像搭積木，拼成其系統(tǒng)所要的模塊以后就能夠進(jìn)行實現(xiàn)。與此同時，現(xiàn)在FPGA的性能越來越高，留給客戶足夠多的冗余空間，哪怕設(shè)計不是那么完美，F(xiàn)PGA可以幫助彌補掉。

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

對于未來發(fā)展，謝指出，汽車領(lǐng)域從開始設(shè)計，到產(chǎn)品量產(chǎn)再到大批量出貨會有比較長的過程，所以最開始并沒有期待在此領(lǐng)域收益會有爆發(fā)式增長，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)和汽車領(lǐng)域營收占比為53%，未來期待在汽車領(lǐng)域收獲更多。

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