Certus™-NX是莱迪思Nexus技能渠道上的第二款产品，它将为更广泛的运用带来FD-SOI工艺的优势。这些通用FPGA供给低功耗、小尺度和灵敏的I/O，PCIe Gen2和千兆以太网接口以及高档加密功用。它们适用于智能家居、IoT、消费电子网络、马达操控等多个范畴的运用。本白皮书由莱迪思资助，但文中观念和剖析内容为作者一切。
导言
Certus™-NX将莱迪思Nexus FPGA技能渠道的优势带到了新市场，首要面向需求PCI Express和千兆以太网互连的运用。新产品系列有两种类型，别离具有17K和39K逻辑单元。较大的Certus™-NX-40还供给PCIe Gen2接口，可衔接主机处理器、无线或有线通讯芯片以及其他许多器材。两种类型均经过硬核支撑千兆以太网，进步了功用和成效。新产品的封装尺度远小于竞品的一起，I/O密度增加了一倍。
Nexus渠道的共同之处在于选用了FD-SOI工艺。这与之前的CMOS工艺比较有很大差异，能够极大下降功耗。如图一所示，Certus™-NX比英特尔和赛灵思的同类产品功耗低3-4倍。Certus™-NX的装备时刻极短，能够让体系快速发动。该器材还具有验证和加密硬件模块进步安全性。
图1. Lattice Certus™-NX器材。与英特尔和赛灵思的相似FPGA产品比较，Certus™-NX的功耗下降了70-75％。此功耗是针对PCIe Gen2接口，在严厉测验环境下Tj =85ºC，125MHz测得的。（数据来历：供货商功耗核算器）
Certus™-NX首要面向网络中的各类操控和核算运用，包含在网络边际运转的主动化工业设备以及5G通讯基础设施和云端数据中心。该FPGA能够处理多种通讯协议，其安全特性十分合适联网设备。在许多情况下，该器材能在履行通讯使命时分管神经网络（AI）的负载。Certus™-NX还能够衔接到模仿电机和传感器。
产品概述
Certus™-NX FPGA供给了灵敏的I/O和满足的门电路来完结各种协议。该器材具有多达39K逻辑单元，为各类规划供给满足的逻辑然后运用嵌入式DSP核完结神经网络或其他加快功用。其硬件加密模块可加快发动代码身份验证的椭圆曲线（ECDSA）加密和AES批量加密算法。该芯片还包含用于时钟和数据康复（CDR）的硬逻辑，支撑高达1 Gbps的以太网数据传输速率，更好地支撑了以太网规划。经过结合该模块与足量的LUT完结以太网协议，该芯片还能够完结与外部PHY芯片的SGMII衔接。
如图2所示，Certus™-NX-40包含了PCIe Gen2操控器的硬逻辑用于高速通讯。该接口可衔接单个速率高达5 Gbps的通道。两种类型都有两个12位逐次迫临（SAR）型模数转换器（ADC），速率高达每秒一百万个采样（Msps）。关于其他协议，该芯片的可编程I/O能够完结高达1.5Gbps的单个接口和差分接口，包含LVDS、subLVDS和DRAM （最高为DDR3-1066）。关于这些接口，有必要运用LUT资源完结操控器。芯片的逻辑结构包含LUT、嵌入式存储器和用于DSP功用的18×18位乘法器。芯片逻辑组织外具有一个大型RAM，可供给高达2.5 Mbit的额定存储空间。
图2. Certus™-NX示意图。全新FPGA具有完结AES和椭圆曲线加密的硬核模块、用于千兆位以太网（SGMII）的时钟和数据康复（CDR）、PCIe Gen2操控器以及模数转换器（ADC）。
FD-SOI工艺可完结基体偏压（back-bias），与CMOS工艺比较，漏电下降75％。在1.0V电压下工作会下降有用功率。该工艺还进步了芯片的可靠性。由于FPGA将其装备存储在SRAM中，因而随机软过错可能会导致器材毛病（SEU）。比较于CMOS，FD-SOI工艺能够消除SRAM超越99％的软过错，从根本上避免了SEU的产生。
Certus™-NX产品供给各种封装，其间最小尺度仅为6×6 mm。该规划的低功耗特性减少了电源衔接和接地的数量，然后为I/O留出更多空间。最小的封装尺度有82个I/O，最大的封装（14×14 mm）则具有192个I/O。莱迪思还缩短了将FPGA装备加载到SRAM所需的时刻，然后缩短了发动时刻。若运用Quad-SPI衔接外部闪存，Certus™-NX-40的发动时刻少于14ms。而I/O在3毫秒内即可完结初始化。
产品比较
关于需求PCIe的运用，Certus™-NX-40与市场上的另两款产品构成竞赛联系，即英特尔的Cyclone V和赛灵思Artix-7系列FPGA。后两者都是具有硬核PCIe接口、选用28nm CMOS工艺的FPGA。关于这款产品，咱们都挑选了有50000个逻辑单元的类型作为比照，由于它们下一级较小的类型仅有33000个逻辑单元，远低于Certus™-NX。如表1所示，这两款竞品的总存储容量略大，对应的门数也较多，一起还供给更多的DSP模块。
表1. 用于PCIe规划的FPGA。Certus™-NX供给更优的加密功用，支撑以太网和更快的I/O速度。*该规模对应不同封装尺度；*该数据是针对PCIe Gen2接口，在严厉测验环境下Tj =85ºC，125MHz测得的。（数据来历：除莱迪思外的供货商）
Certus™-NX在多方面表现出色。它支撑最优的加密，供给用户形式AES加快以及FPGA装备位流的验证（ECDSA）和加密。英特尔和赛灵思的两款产品短少验证，仅支撑AES装备。虽然Cyclone FPGA的两个PCIe Gen1通道能够供给相同的总带宽，但它不供给PCIe Gen2支撑，而且它不供给用于以太网规划的硬核CDR模块。Certus™-NX的I/O速度最高，其封装尺度仅为其他产品的三分之一，可大节操省电路板面积。
关于不需求PCIe接口的运用，Certus FPGA则与Cyclone V E系列和Spartan-7系列两款产品竞赛。表2比照了Certus™-NX-17与上述系列中逻辑单元数量相似类型。虽然Certus™-NX的逻辑单元略少，但它的存储空间更大，既有嵌入式存储器又有外部的大型存储器，使其能够缓冲更多数据或存储更大的神经网络。与之前相同，Certus™-NX在加密方面更为杰出，I/O速度更胜一筹。其6×6 mm的极小封装尺度所需的电路板面积不到两款竞品的四分之一，而且I/O密度约是它们的两倍。Certus™-NX也是该组产品中仅有具有以太网硬核的FPGA。
表2. FPGA用于网络边际设备。Certus™-NX具有更小的封装尺度，抗软过错功用比竞品高100多倍，装备时刻缩短10多倍。（数据来历：除莱迪思外的供货商）
Certus™-NX系列产品运用其共同的FD-SOI技能优势，在功耗和抗软过错率方面有很大优势。如图1所示，在根本的规划完结中，Certus™-NX芯片的功耗比英特尔和赛灵思的产品低3-4倍。莱迪思的芯片只呈现19次软过错毛病（FIT），稳定性是其他两款产品的160倍。从quad-SPI存储器发动时，Certus™-NX的装备速度也比竞品快10倍。其他两款产品均不供给I/O引脚瞬时发动功用，而在Certus™-NX上的呼应时刻仅为3 ms。莱迪思还供给sensAI解决方案调集，让客户能够运用Caffe或TensorFlow东西开发神经网络。咱们等候莱迪思往后能够在Certus™-NX系列器材上供给这些功用。sensAI还包含RTL overlay，可运用整数或二进制核算对FPGA编程，进行神经网络推理。
定论
Certus™-NX的许多优势可直接改进终端产品。其6×6 mm的小尺度封装可用于更小的电路板规划或节约空间便于增加新的体系功用。相似的FPGA竞品封装尺度为10x10 mm到 13×13 mm，门数相对较少的类型也是如此。虽然Certus™-NX尺度很小，但能供给更高的I/O密度，为电路板规划人员供给了极大的灵敏性。该芯片选用共同的FD-SOI技能，比CMOS工艺功耗更低，完结了功耗和尺度和全面优化。
关于通讯和其他运用，Certus™-NX供给了硬逻辑完结PCIe Gen2和千兆以太网接口，简化了这些常用规范的完结。该器材灵敏的I/O引脚速率高达1.5 Gbps，能比竞品FPGA更快地处理通讯。为了进步联网设备的安全性，该系列FPGA还具有加密模块，加快批量加密AES和椭圆曲线（ECDSA）验证。该模块还能够验证外部装备存储器，然后完结安全发动。除Certus™-NX外，没有任何一款逻辑单元少于100K个FPGA具有ECDSA模块。Certus™-NX初始化速度也比竞品器材快10倍，大大减少了终端用户等候其设备发动的时刻。
全新FPGA具有一个A/D转换器，能够调配IoT规划中的模仿传感器。结合PWM形式下的可编程输出，该ADC很合适用于电机操控。此外，Certus™-NX能够用作加快器，经过莱迪思sensAI渠道或逻辑单元上的特定算法来完结神经网络。在这些规划中，FPGA能够经过高速PCIe接口直接衔接到主机处理器，同
时仅占用少数引脚。FD-SOI工艺对软过错具有天然的免疫力，因而Certus™-NX是航空航天运用的抱负挑选。但是，莱迪思的器材乘法器数量较少，不太合适DSP密集型运用。
Certus™-NX是根据莱迪思Nexus渠道的第二款产品，它为广泛的运用范畴带来了FD-SOI工艺的优势。这些通用FPGA可供给低功耗特性、小尺度封装和灵敏的I/O以及PCIe Gen2、千兆以太网接口和高档加密功用。它们十分适用于各类网络边际运用，包含智能家居、物联网和消费电子网络。此外，它们还能够用于马达操控和其他模仿运用，或许为AI和其他专用算法供给低功耗高功用的加快服务。莱迪思对这一范畴的继续专心，不断供给共同和立异功用，让Certus™-NX在剧烈的竞赛中锋芒毕露。
