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莱迪思安全控制FPGA又有更新,还发布了ORAN解决方案集合

时间:2022-06-02 19:09:23 作者:黄烨锋 阅读:
按照莱迪思(Lattice)产品更新的常规节奏,最近莱迪思推出了两款新品:安全控制FPGA——莱迪思MachXO5-NX,以及莱迪思的首个ORAN解决方案集合。
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按照莱迪思(Lattice)产品更新的常规节奏,最近莱迪思推出了两款新品:安全控制FPGA——莱迪思MachXO5-NX,以及莱迪思的首个ORAN解决方案集合。

这两款新品,尤其后者主要与通信相关——从莱迪思的市场来看,这家公司的业务方向分成了“通信与计算”“工业与汽车”以及“消费”。从截至4月初的FY2022 Q1财报来看,这家公司1.51亿美元的营收里,42%来自通信与计算市场。

新款MachXO5-NX隶属MachXO5家族系列产品——安全控制FPGA,主要是针对平台管理和安全应用做出的优化。实际上MachXO应该是贯穿了莱迪思的3大市场的;在接受采访时,莱迪思半导体亚太区应用工程总监谢征帆表示,MachXO5-NX的客户会更多得集中在通信市场上。

ORAN解决方案集合1.0显然是面向5G通信市场的。莱迪思半导体亚太区市场开拓总监林国松表示:“莱迪思在4G时代主要发力于控制功能,5G更多是切入在电源管理、桥接,也保持了控制功能。未来,我们认为ORAN解决方案集合的引进会有助于提升安全性,这也是莱迪思的初衷。”“ORAN解决方案集合1.0,也是借助莱迪思在安全性芯片上的持续投入,推出的更易于使用的安全芯片解决方案。”

进一步增强的安全控制FPGA

MachXO家族控制与安全FPGA从2005年问世至今,MachXO5-NX当属其中的第6个成员了。最早的MachXO、MachXO2、MachXO3侧重于控制功能;2019年的MachXO3D,“一系列跟安全相关的模块内嵌在了芯片里”;2020年的Mach-NX则基于Nexus平台,加入“高端加密功能”,是支持ECC384的安全控制FPGA。

所以MachXO3D和Mach-NX这两代FPGA做到硬件级的可信根功能——能够在系统层面防范那些从未经授权的固件攻击。这两款产品对于莱迪思而言具备了相当的意义。有了这些基础,莱迪思称本次发布的MachXO5-NX为“增强型监控和控制FPGA”。

从需求层面来看,谢征帆提到无论数据中心平台、通信平台或工业控制平台等应用领域,系统控制架构变得越来越复杂,控制单板之上的芯片越来越多;同时随着CPU/SoC采用更先进的制造工艺,I/O接口标准越来越向低电压方向走,缺少对3.3V I/O的支持;“我们要把系统的设计和集成进一步简化,使其变得不可或缺”。

上面这张图反映了以上提到的两大痛点。示例1中,单块服务器主板上有CPU、BMC(Baseboard Management Controller)以及控制FPGA——用于控制单板的上电、电源管理和监控功能。而发展趋势是,越来越多的设计倾向于将固定功能模块单独做成模块化设计,比如将BMC模块放在子卡上——这主要是基于主板越来越复杂,出于降低复杂度和成本的考量。而且“在很多情况下安全控制模块的功能相对独立,这样就可以去复用模块,降低TOC总拥有成本”。谢征帆表示。

“在做模块化设计的时候,要尽量把中间接口的连线简化。因为接口的线越多会导致接口设计越复杂。这时就需要莱迪思FPGA把一些低速的总线汇聚,通过尽量少的接口来进行两块板之间的通信。”谢征帆说。

示例2则在于,如前所述随着CPU/SoC芯片采用更先进的工艺,I/O基本为1V, 1.2V甚至更低,无法适配传统3.3V I/O设备,比如传感器、风扇控制、LED,也需要FPGA来进行不同电压转换和应用其他控制功能。这是MachXO系列FPGA此前问世的基础;基于FPGA来解决问题,本质上应当还在于其灵活性:包括谢征帆也提到安全模块定义在不停演进,FPGA相比于其他类型的芯片在灵活性和总成本上就更优优势。

新推的MachXO5-NX的主要特点包括(1)提供更多的FPGA资源,在逻辑单元密度、嵌入式存储器、专用用户闪存方面都有更多资源,以及包含DSP模块。(2)集成闪存,不仅在系统层面有总体的成本和面积红利,而且“避免将一些管脚的数据流暴露在外,安全性得到提高”,也支持比特流的加密和验证功能。(3)基于Nexus平台,包括其中的FD-SOI工艺,有低功耗、低软失效率的特点;另外有ADC、SGMII专用模块;(4)I/O数量达到300个,比竞品同等规模的产品多,其中80%的I/O支持3.3V。

谢征帆将这颗FPGA与包括Intel Max10、Xilinx Spartan7等竞品做了比较。前述MachXO5-NX的主要特性,都是竞品所不具备的。在FPGA资源方面,比如“嵌入式器件存储器,和Max10同样density的芯片比,我们的存储器容量高达2.9倍”;而在专用用户闪存(UFM)方面,“我们给客户保留了约9.2-9.3KB的用户闪存容量,比竞争对手容量多达36倍,可以存储一些关键任务和需要进行保存的数据和参数。”

基于FD-SOI工艺,和莱迪思Nexus平台则在静态功耗和软失效率方面又有显著优势——这也是Nexus平台此前宣传中的重点了。包括静态功耗相较于竞品最多有70%的降低,对续航、简化系统散热管理、系统总运营成本都有帮助;软失效率则“是竞争对手的1%”,对需要高可靠性环境的应用有价值。

谢征帆表示当前MachXO5-NX样片已经交付先期客户,软件和软IP已经上线,评估板6月份就可以交付到客户手上。

步入5G时代,ORAN是个新机遇

对莱迪思来说,近些年除了推出低功耗FPGA硬件产品,也陆续有不同的解决方案问世,包括面向网络边缘AI的、嵌入式视觉的、网络保护恢复可信根以及加速工厂自动化的方案。莱迪思在年报中提到,这些集成的系统级解决方案堆栈,是为了加强市场竞争力,包括与其他FPGA供应商,以及ASIC、ASSP和微控制器供应商的竞争。一般其方案会包括参考平台和设计、演示、IP构建模块、FPGA设计工具和定制设计服务等。

这次新发布的是ORAN解决方案集合1.0,帮助实现ORAN部署的;同样是个交钥匙解决方案。

如前所述,莱迪思在通信领域一直都有产品部署。莱迪思在4G时代的基建参与度主要在控制功能方面,5G则扩大了其应用覆盖,在电源管理和桥接方面有新的斩获。ORAN对莱迪思而言又是新的机遇。林国松提到:“我们希望针对ORAN推出一些安全性的解决方案。”

ORAN,也就是Open RAN是当代通信技术发展过程中的重要方向。所谓的RAN(Radio Access Network)是相对于Core(核心网络)而言的,是网络和终端通信设备间的这段连接。相对于ORAN而言,以前不同供应商的RAN设备互操作性成为比较大的问题。Open RAN的提出,则能够进一步在基站内部开放接口,运营商可以混合搭配不同的组件和方案,甚至重新定义网络架构的需求;RAN本身也离散为3个主要组成部分:RU(radio unit)、DU(distributed unit)和CU(Centralised Unit)。

ORAN的核心理念就是从封闭走向开放:在RAN各种不同的组成部分之间,开放协议和接口。如此一来更多参与者加入到生态中,也将更有利于泛活技术创新,有了更多的选择、增加新的服务等。

“之所以称为Open RAN,就是从原来全系列提供,到现在变为可以作为分离器件不断加入的方式。更多供应商可以切入这样的行业,提供更多差异化方案。”林国松说,“我们看到ORAN作为一个非常巨大的市场,年复合增长率达到85%(2020-2028)。这也是为什么莱迪思在这方面会保持一些投入,保证我们能提供更好的方案给到客户。”

莱迪思ORAN解决方案集合提供软硬件两方面。硬件部分将基于现有安全控制开发板和加速同步开发板,“硬件上我们提供相对应实现功能所具有的软件,包括加密的AES, ECC以及eCPRI的IP”;软件则基于莱迪思RADIANT和莱迪思PROPEL,“一个用来开发FPGA本身的逻辑代码,另一个是软核IP core上进行二次C代码开发的软件”;除此之外,莱迪思也提供参考设计,并提供和第三方合作的定制化服务。

他介绍说,莱迪思ORAN解决方案集合有几个特点。首先是“莱迪思ORAN解决方案集合提供的是更加安全的交互”。因为多供应商是ORAN的特点,不同设备间的互联、互操作性都对安全提出了要求,所以这套方案集合着重于数据传输方面的安全性。另外则在于莱迪思FPGA自身的优势,包括低功耗;零信任安全机制;瞬时启动;软失效率极低,达成高稳定性等。

和其他解决方案不断更新一样,ORAN解决方案集合未来也会有2.0、3.0等后续版本。

这两年莱迪思的业务成绩都是一路看涨的:2022 Q1年度营收1.51亿美元,同比有30%的涨幅。其中通信与计算市场同比增长27%,工业与汽车则大幅跃进了40%。莱迪思这两年还在不停扩展产品组合方案,比如这次发布的ORAN解决方案集合就是其中的例子。上图是季报呈现的一些成绩亮点,解决方案似乎已经成为其实现盈利增长的关键。

责编:Luffy
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黄烨锋
欧阳洋葱,ASPENCORE 资深产业分析师,常驻上海,专注成像、移动与半导体,热爱理论技术研究。
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