隨著公共云服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算系統(tǒng)在整個(gè)數(shù)據(jù)中心環(huán)境中的快速增長(zhǎng)，安全性、能效和系統(tǒng)整體性能變得越來越重要。物聯(lián)網(wǎng)和5G連接的興起需要巨大的處理能力，這給服務(wù)器帶來了前所未有的壓力。量子計(jì)算在未來十年內(nèi)有望上線，在此之前系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員的任務(wù)是盡可能安全高效地滿足這些需求。FPGA能夠始終如一地在這種敏捷的環(huán)境如中提供保持同步所需的靈活性和低功耗管理，并且隨著時(shí)間的推移，這些器件會(huì)變得越來越先進(jìn)。

例如，萊迪思FPGA尤其注重增強(qiáng)FPGA的功能。萊迪思Mach FPGA系列專為平臺(tái)管理和安全而設(shè)計(jì)，而最新的萊迪思MachXO5-NX系列基于萊迪思Nexus平臺(tái)構(gòu)建，提供更先進(jìn)的系統(tǒng)控制，極大助力了服務(wù)器領(lǐng)域的發(fā)展。

實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)彈性

近年來，83%的企業(yè)都經(jīng)歷過固件攻擊，因此他們對(duì)網(wǎng)絡(luò)彈性的需求不言而喻。由于分布式計(jì)算大行其道，攻擊面越來越大，現(xiàn)在的攻擊包括網(wǎng)絡(luò)、供應(yīng)鏈和物理攻擊。這已不再是是否會(huì)遭受攻擊的問題，受到攻擊只是時(shí)間問題。如何應(yīng)對(duì)才至關(guān)重要。

為了讓數(shù)據(jù)中心具備網(wǎng)絡(luò)彈性，需要首先采取主動(dòng)措施來保護(hù)數(shù)據(jù)。之后需要檢測(cè)外來攻擊并從中恢復(fù)，同時(shí)還需要保證一定的運(yùn)行水平來維持服務(wù)要求。平臺(tái)固件保護(hù)恢復(fù)（PFR）提供了保護(hù)、檢測(cè)和恢復(fù)的實(shí)時(shí)周期，該方案以硬件可信根（RoT）器件為基礎(chǔ)，如萊迪思MachXO3D、Mach-NX或MachXO5-NX FPGA。萊迪思還提供交鑰匙解決方案，客戶可以選擇萊迪思和AMI聯(lián)合開發(fā)的解決方案——在萊迪思RoT器件上運(yùn)行的Tektagon XFR。

這些FPGA不僅會(huì)在惡意軟件入侵或者系統(tǒng)遭遇攻擊時(shí)才進(jìn)行檢測(cè)，而是會(huì)主動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的啟動(dòng)前和啟動(dòng)后的狀態(tài)。如果遭遇了固件攻擊， FPGA上的閃存器件可以加載授權(quán)固件的黃金鏡像，覆蓋未經(jīng)授權(quán)的版本，確保系統(tǒng)恢復(fù)。這種保護(hù)、檢測(cè)和恢復(fù)功能遵循NIST SP-800-193 PFR規(guī)范。

萊迪思FPGA通常用于服務(wù)器平臺(tái)上的電源控制應(yīng)用。絕大多數(shù)服務(wù)器都采用萊迪思FPGA控制系統(tǒng)復(fù)位和上電時(shí)序。這意味著FPGA是最先上電和最后斷電的器件之一。將這種特性與相安全功能結(jié)合，會(huì)讓我們的安全解決方案幾乎“不可繞過”。在啟動(dòng)時(shí)，如果檢測(cè)到惡意行為，萊迪思FPGA可以保持系統(tǒng)復(fù)位狀態(tài)，確保系統(tǒng)在繼續(xù)啟動(dòng)之前恢復(fù)到已知的完好配置，從而有助于防止攻擊進(jìn)一步擴(kuò)散。為了幫助我們的客戶在整個(gè)全球供應(yīng)鏈中保護(hù)其組件，萊迪思提供了屢獲殊榮的供應(yīng)鏈保護(hù)服務(wù)——Lattice SupplyGuard。萊迪思SupplyGuard是一項(xiàng)開創(chuàng)性的服務(wù)，我們提供工廠鎖定的IC，這些IC只能使用由目標(biāo)客戶開發(fā)、簽名和加密的配置位流進(jìn)行編程。芯片完全鎖定出廠，只有客戶擁有解鎖它們所需的憑證，便于可靠，單向，安全的所有權(quán)轉(zhuǎn)移。

除了本身具備彈性之外，F(xiàn)PGA的現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)功能還允許系統(tǒng)架構(gòu)師部署可處理后量子加密算法的設(shè)備，而無需等待新的流片，以及在設(shè)計(jì)鎖定后處理任何新發(fā)現(xiàn)的安全漏洞。

低功耗高性能領(lǐng)導(dǎo)者

平均而言，服務(wù)器和冷卻系統(tǒng)占據(jù)了美國(guó)數(shù)據(jù)中心直接用電量的最大比重。隨著云和網(wǎng)絡(luò)邊緣計(jì)算服務(wù)器數(shù)量的增加，在服務(wù)器設(shè)計(jì)中必須重視高效的電源管理功能，不僅要控制電源成本，還要推動(dòng)未來的可持續(xù)發(fā)展。萊迪思FPGA專為提高能效而設(shè)計(jì)，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了堅(jiān)實(shí)的低功耗基礎(chǔ)，與同級(jí)別的類似器件相比，功耗可降低多達(dá)4倍。這部分是因?yàn)镕PGA擁有并行處理能力。FPGA無需依賴功耗更高且多為串行的微控制器或微處理器，而是同時(shí)處理多個(gè)功能（即并行），從而更好地整合功能，以更少的功耗完成更多工作。萊迪思FPGA比同類競(jìng)品器件小10倍，幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員能夠創(chuàng)造更緊湊的產(chǎn)品尺寸，實(shí)現(xiàn)更高的整體系統(tǒng)效率。

例如，BMC功能和其他一些組件現(xiàn)在可以整合到FPGA中，在相同的低功耗、小尺寸封裝中提供更多功能?？梢詫?duì)FPGA進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的風(fēng)扇算法和預(yù)測(cè)性維護(hù)功能。這些算法將根據(jù)冷卻風(fēng)扇的工作負(fù)載調(diào)節(jié)其功率，從而更有效地使用能源。它們還可以監(jiān)控風(fēng)扇自身的使用壽命，在其報(bào)廢之前及時(shí)更換，并在其他風(fēng)扇需要提高效率時(shí)調(diào)整配電?；谌R迪思Nexus的FPGA軟失效率極低，這得益于它們所采用的FD-SOI工藝技術(shù)，有助于系統(tǒng)更可靠地運(yùn)行。

這些優(yōu)點(diǎn)不僅在推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展方面非常重要，而且對(duì)數(shù)據(jù)中心的整體運(yùn)營(yíng)也很有價(jià)值。除了惡意攻擊的風(fēng)險(xiǎn)外，極端天氣事件也是導(dǎo)致系統(tǒng)中斷的主要原因，美國(guó)45%的數(shù)據(jù)中心報(bào)表示經(jīng)歷過此類事件，損害了他們的運(yùn)營(yíng)能力。系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員在開發(fā)新設(shè)計(jì)時(shí)，必須考慮所有威脅要素，將安全功能構(gòu)建到盡可能低功耗、小尺寸的設(shè)計(jì)中。

提升系統(tǒng)總體性能

FPGA 提供的高能效系統(tǒng)控制和網(wǎng)絡(luò)彈性只是數(shù)據(jù)中心提高其整體運(yùn)營(yíng)能力的開端。為了加速數(shù)據(jù)中心的處理能力，F(xiàn)PGA可以有效地分擔(dān)通常由CPU處理的工作負(fù)載，從而釋放它的算力，更有效地分配資源。

審核編輯：郭婷