在新冠疫情期間，我們見證了很多不同尋常的事，其中之一就是供應鏈困局可能會給很多人帶來影響。尤其是汽車行業(yè)的供應鏈十分復雜?，F(xiàn)在即便是普通消費者也知道半導體芯片對當今日益智能的汽車有多重要，如果芯片供不應求，汽車就無法生產(chǎn)。

他們可能不太了解的是，FPGA在當今最新的汽車設計中發(fā)揮著至關重要的作用。事實上，對于技術先進的汽車來說，采用多達10-12片F(xiàn)PGA的情況并不少見，它們通常是不同類型的，并執(zhí)行一系列重要功能。

從當今的架構靈活過渡到新興的區(qū)域性架構

例如，汽車上越來越多的攝像頭和其他視覺傳感器就是FPGA的一個很具代表性的應用，它們可以控制來自車載攝像頭的信號并傳輸?shù)杰囕v的主要計算單元，通常是某種類型的SoC。FPGA的橋接功能允許多個高分辨率攝像頭在其所處位置附近（例如前或后保險杠）將信號組合或多路復用在一起，然后在信號到達SoC時進行分離或解復用。

許多現(xiàn)代汽車開始采用這些區(qū)域性架構，其中傳感器、計算和互連元件被組合成不同的計算“區(qū)域”，然后將來自不同區(qū)域的結果發(fā)送到主SoC。這些連接面臨的挑戰(zhàn)之一是不同車輛之間它們各不相同。雖然許多攝像頭和一些傳感器（如雷達和LiDAR）使用MIPI標準，但其他車內的互連通常使用高速SERDES（串行器/解串器）來實現(xiàn)更長距離的連接。最重要的是，有些系統(tǒng)還使用較舊的汽車標準，包括LIN（本地互連網(wǎng)絡）總線、CAN（控制器局域網(wǎng)）總線，甚至汽車以太網(wǎng)。設計得當?shù)腇PGA可以在所有這些不同的連接類型中使用，甚至可以作為不同標準之間互通的橋梁。

實時網(wǎng)絡連接和馬達控制

除了互連功能外，F(xiàn)PGA的另一個主要優(yōu)點是它們每次都能以低延遲和確定的速率執(zhí)行信號處理和分析。在實時應用中，例如輔助駕駛，或者僅僅是操控車輛，這種一致性對于汽車的性能和功能都至關重要。

例如，在電動/混合動力汽車中，由于FPGA支持高性能PWM（脈寬調制），它們可以用于微調電機控制、功率轉換和逆變器，所有這些都有助于最大限度地提高功率和效率，延長車輛的續(xù)航里程。

最低功耗和最小尺寸

除了 FPGA功能方面的優(yōu)勢之外，某些 FPGA 還具有一些固有的特性，使其非常適合汽車應用。首先，由于電動汽車（EV）使用電池作為動力，低功耗是需要考慮的重要因素，因此萊迪思半導體的低功耗FPGA非常適合這項任務。

除了專注于低功耗之外，萊迪思還提供廣泛的FPGA產(chǎn)品組合，支持行業(yè)領先的小型封裝和廣泛的處理能力，包括ECP系列、MachXO系列和基于萊迪思Nexus平臺的FPGA產(chǎn)品。萊迪思還提供一些擁有最高密度I/O（輸入/輸出）的器件，實現(xiàn)更高的靈活性和適應性，這也是汽車市場的另一個重要指標。

安全、動態(tài)、實時的解決方案帶來網(wǎng)絡保護恢復機制

安全性和可靠性對于任何汽車應用都至關重要。事實上，汽車行業(yè)有幾個嚴格的標準來滿足車輛安全穩(wěn)定運行的要求。例如，ISO 26262功能安全標準要求組件不僅要符合汽車環(huán)境的物理要求，包括在極端溫度范圍內可靠運行——還要具有能夠連續(xù)安全運行的軟件。萊迪思Diamond軟件用于設計MachXO和ECP系列產(chǎn)品的功能，已通過ISO 26262認證。

除了這些認證外，萊迪思基于Nexus平臺的FPGA本身還提供保護功能，防止軟失效（由α粒子輻射等環(huán)境因素引起），這類失效可能會導致計算不準確?；贜exus的產(chǎn)品采用28納米FD-SOI工藝制造，與其他標準的FPGA相比，軟失效可降低100倍，可靠性極高。

數(shù)字安全也正成為汽車設計中越來越重要的一部分，特別是如今汽車已經(jīng)發(fā)展為“車輪上的計算機”，數(shù)字設備上出現(xiàn)的黑客攻擊同樣可能發(fā)生在汽車上。事實證明，F(xiàn)PGA已經(jīng)在服務器等應用中執(zhí)行強大的網(wǎng)絡保護恢復功能，同樣的應用也正在進入汽車世界。

隨著汽車行業(yè)繼續(xù)向電動汽車過渡，ADAS/自動駕駛功能的升級以及區(qū)域性架構的普及，F(xiàn)PGA提供了一個理想的平臺。作為汽車設計的關鍵組件，F(xiàn)PGA固有的可編程性使它們能夠適應各種不斷變化的需求，為現(xiàn)代車輛提供關鍵的（通常也是不可見的）功能。

編輯：黃飛

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