莱迪思安全控制FPGA又有更新，还发布了ORAN解决方案集合

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。