FPGA也到智能手机上抢食 Lattice进军消费电子成绩不俗

谈起FPGA的新产品，可能工程师们都会想到市场前两家领导厂商X公司和A公司工艺领先的产品，以及他们在各种工业、医疗和通信领域的应用。而在消费类产品上，FPGA被看成是没有成本和技术的优势，比不过ASIC，或是直接被AP、BP所集成。

然而，市场上还有一家FPGA芯片公司，在过去的一年中在智能手机等消费类型的电子产品中，取得了非常不错的成绩。而他们的主打芯片也只是40纳米级的工艺，在过去的2013年中，营收增长高达19%，同时还保持了让众多家消费类芯片厂商羡慕的53.6%毛利率！可能有人猜到了，对，这家公司就是莱迪思半导体(Lattice Semiconductor)。

莱迪思南中国区技术经理黄晓鹏（左1）莱迪思亚洲区高级销售总监梁成志（左2）， 莱迪思亚洲区高级销售总监在接受记者们的采访时合影

FPGA为何会用在智能手机和平板电脑上？

莱迪思亚洲区高级销售总监梁成志介绍，智能手机和平板电脑是眼下最红火的产品，这两个产品的技术发展迅速，但有几个共同的特点：一是处理器的功能强大，但功耗高；二是都采用锂电池供电，续航方面对芯片的功耗要求严格；三是产品市场竞争激烈，厂商都希望能够提供差异化的功能来提升产品价值。

“智能手机和平板电脑既要保持超薄尺寸、强大的功能、长电池续航以及有个性的差异化这几个方面其实是相互矛盾的。尤其是功能强大的CPU与耗电方面。如何提供比竞争对手更多的功能，同时还要让自己的手机平板够省电，很多客户都为此找到了我们。” 梁成志说。

以中国智能手机客户为例，为了让自己的手机在价格上尽量地能够卖得更高一点的价格，都是采样同样的处理器、同样的手机屏、甚至是同样的摄像头，能够看上去与众不同的话，可能就只能是增加一些小的亮点，让自己的手机在IO接口、外观上、功能上更多一点，同时还必须保持同样的电池续航。

梁成志表示：“CPU或SoC的规格是芯片原厂统一规划的，一代一代产品做出来，不太可能为某一个客户的一个新功能做格外的定制化设计。而FPGA就能在ASIC芯片没有问世之前，在某种程度上满足这个需求。”

iCE 40是针对移动应用设计的芯片

莱迪思半导体针对智能手机这种消费类电子产品推出的iCE40系列产品，就是一种小尺寸、低功耗并且价格更便宜的FPGA芯片。梁成志透露，一个iCE40芯片的售价也就在0.5美金，客户可以承担。

2012年莱迪思半导体发布了第一款针对移动应用的FPGA芯片iCE，在2013年发布iCE40LP全球尺寸最小的FPGA，今年更是推出这款芯片的第三代iCE40 ULTRA，尺寸依然最小，并集成了丰富的IP硬核。

莱迪思南中国区技术经理黄晓鹏介绍，iCE40 ULTRA的芯片最小的BGA封装尺寸是1.40mmx1.48mm，只占用很小的PCB空间。在功耗上，iCE40 ULTRA较上一代节省了75%的功耗。

黄晓鹏说，这款超小尺寸的FPGA芯片中，集成了3个24mA恒定电流吸收器 (Current Sink），可以帮助手机客户实现呼吸灯的设计。1个500mA恒定电流吸引器，可以帮助客户实现红外遥控的功能。消费者只需要安装“遥控精灵”这样的APP软件，即可通过手机集成的红外模块，来遥控几乎家里所有的电器。

iCE40的呼吸灯功能设计被应用在三星的热销手机型号上，它们为莱迪思带来了巨大的销量。据说这款芯片到现在的累计出货达到了数亿颗。

一颗集成了很多IP硬核的FPGA芯片

梁成志指出，iCE 40 ULTRA上集成的这些IP硬核，都是根据向全球的客户调查反馈得来的情报做的规划，一方面最大化地帮助客户实现手机上的功能，让手机可以在实现这些功能的同时，尽量不唤醒CPU，从而达到省电的目的。

图：图中列举了iCE 40 ULTRA上集成的主要IP硬核

像上面列出的3.5K查找表(LUT)的设计，80kbit的嵌入式RAM、非易失性配置可存储器，就是最大范围地满足了客户的实际需求，同时也不浪费FPGA芯片的晶圆控制了产品的成本，梁成志解释道。

他说，通过iCE40 ULTRA这些内嵌的IP硬核，智能手机和平板电脑，可以轻松实现包括红外遥控、RGB指示灯、指纹识别以及众多项新的手势控制的功能。而这些功能都不需要启动CPU，仅通过这颗FPGA芯片完成。

lattice iCE40 ULTRA可实现的创新功能包括指纹识别、手势控制等

梁成志透露，目前莱迪思半导体在中国有高达150多名研发工程师，与这些指纹识别技术、手势控制算法的公司一起开发，为客户提供芯片与方案。“我们知道，国内很多消费类电子产品的公司都没有FPGA工程师，我们可以提供一个固件给客户去，快速地实现产品的设计。”

在智能可穿戴设备上的应用

iCE40 ULTRA采用超小尺寸封装设计，让它不仅仅可以用在智能手机和平板电脑上，还可以应用到各种智能可穿戴设备中。

lattice iCE40 ULTRA可应用到各种智能可穿戴产品中

黄晓鹏指出，这颗芯片不仅有超小的面积(最小3.7mm²)，还非常薄。它的厚度只有0.45mm，比其它竞争对手的芯片要小0.1mm。因此它合适用在智能手表、智能眼镜、健康腕带、传入式传感器、智能服装和鞋内传感器等众多可穿戴式的产品上。

当然，在功耗方面与竞争对手相比，也有着不错的表现。下面是它与某款竞争产品的对比：

lattice iCE40 ULTRA的超低功耗与强大功能 注：表格由莱迪思提供，不代表本网站编辑观点。

产品的前景与规划

有关FPGA产品在消费电子市场上的前景与规划，梁成志表示，FPGA产品在智能手机这类产品上的应用，长期都不会是与处理器竞争，甚至是与ASIC都不能竞争，它还是会体现出FPGA的传统优势：设计上的灵活性。

他认为，这款iCE40的特点是尺寸小、功耗小以及价格低。因此能够在手机平板上取得不错的销量。客户会一直保持创新，长期看iCE40只要跟上客户的需求，就一定还会有生存空间与市场。

谈到将来会不会采用28纳米或更高阶的工艺，梁成志表示目前40纳米的工艺在封装良率、die的成本价格和生产供货上都成熟，已经实现了较低的成本。如果是升级到28纳米，良率如果上不去，再加上封装的成本会上升，并不见得会有优势。

“这颗芯片的封装占到了制造成本的50%，升级至28纳米能够节省的成本并不多。”他说。

至于这颗芯片的市场前景，他说目前国内中兴、OPPO和TCL都已经在用他们的方案。目标是希望能够达到全球智能手机的10%。