会社ブログについて Lattice LIFCL-40-8BG400C LIFCL‑40 CrossLink-NX™ FPGA MIPIブリッジおよびエッジAIの実装

シェンzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. レティス供給/リサイクルLIFCL-40-8BG400CLIFCL-40 CrossLink-NXTM FPGA MIPIブリッジとエッジAI用の

私は...LIFCL-40-8BG400C基本概要: 組み込みビジョンとエッジインテリジェンスのために設計

について格子LIFCL-40-8BG400CLattice CrossLink-NXTMシリーズFPGAsに属します. 28nm FD-SOI Nexusプロセスのプラットフォーム上に構築され,低電力消費,コンパクトサイズ,高い信頼性MIPIインターフェースブリッジ,マルチセンサー融合,軽量端のAI推論シナリオのために設計されています自動車業界全体でスマートなアップグレードの要求を完璧に満たしています400ピンのBGAでパッケージ化され,このチップは十分な論理リソースと包括的なハードインターフェースを提供しています.MIPI プロトコル変換とエッジ AI コンピューティングの統合を追加的な周辺機器なしで可能にします伝統的なソリューションで使用されているデュアルチップアーキテクチャ (ブリッジチップ+AIアクセラレータ) を排除し,ハードウェアのフットプリント,電力消費,コストを大幅に削減します.

1キーハードウェアパラメータ

- ロジックとメモリ リソース: 39K ロジックセルを組み込み,オンチップメモリが 3Mb まで (EBRとLRAMを含む).優良なメモリ対論理比により,ビデオフレームデータの効率的なキャッシングとAIモデルの重量のストレージが可能になります外部メモリへのアクセスを最小限に抑え,データ送信遅延を減らす.

- コンピューティング パワー: 56 つの 18 × 18 マルチプリキュア DSP モジュールを統合し,軽量な CNN 推論を効率的にサポートするための豊富な計算リソースを提供します.これは,オブジェクト検出などのエッジAIタスクの計算要求を満たします.画像の分類と欠陥認識

- ハードコードインターフェースの利点: 4チャネル MIPI D-PHY ハードコードトランシーバーの 2 つのセットを組み込み,各チャネルは 2.5Gbps で動作し,単一の PHY 総帯域幅は 10Gbps です.MIPI CSI-2 イメージセンサー入力と MIPI DSI ディスプレイ出力をネイティブにサポート,論理リソースを消費せずに高速MIPI信号伝送を可能にします.さらに5GbpsPCIe,プログラム可能なLVDS/SubLVDS/OpenLDIインターフェースをサポートします.特殊なプロトコル変換互換性を提供する.

- 低電力消費と信頼性: 70μA未満の待機電流で,類似のFPGAと比較して75%低電力消費を達成します.3ms の高速 I/O 設定と 8ms の即時システム起動をサポート柔軟な誤差率は100倍以上削減され,長期にわたる安定した動作の要件を満たしながら,要求の高い産業環境と自動車環境に適しています.

2基本的技術的利点

伝統的なASICブリッジチップと一般用途FPGAと比較すると,LIFCL-40-8BG400CMIPIブリッジとエッジAIの **シングルチップ統合を実現する.専用ブリッジチップの低レイテンシーと高い安定性とFPGAのプログラム可能な柔軟性を組み合わせます.低電力消費とコンパクトな形状を維持しながら,多様なMIPIデバイスとカスタム AIモデルに迅速に適応できるようにするこれは,十分なコンピューティングパワー,インターフェース互換性,電力制限,超大小のコンポーネントを含むエッジコンピューティングシナリオにおける主要な課題を解決します.

II. MIPI ブリッジ機能:高速で柔軟で複数のシナリオに適応可能

MIPI CSI-2/DSI は,画像センサーとディスプレイのための主流の高速インターフェースを表しています.メインストリームプロセッサとホストコントローラは,インターフェースの利用可能性が限られ,プロトコルの互換性が不十分である..LIFCL-40-8BG400CMIPI D-PHY ハードコアとプログラム可能な論理アーキテクチャを利用して,多様な MIPI ブリッジとプロトコル変換を可能にします.これはマルチセンサー統合の要件を満たします.インターフェース拡張低レイテンシーで高画質のビデオストリームを 圧縮されていない状態で配信します

1典型的なMIPIブリッジソリューションアーキテクチャ

マルチMIPIセンサアグリゲーションブリッジ

自動車のサラウンドビューシステム,産業用マルチカメラ検査,セキュリティパノラマモニタリングなどのアプリケーションでは,LIFCL-40-8BG400CMIPI CSI-2センサーから最大11個のデータを集約します.仮想チャネル技術を使用して,複数のデータストリームを仲裁し,縫います.分散したセンサーデータをホストプロセッサへの単一の高速MIPIデータストリーム出力に統合する. これは,ホストコントローラ上の不十分なMIPIインターフェースの制限を優雅に解決します.同時に水平/垂直フレーム縫合をサポートします.超高解像度パノラマ画像を出すためにオンチップメモリと外部DDRバッファを利用する広範囲の視覚監視アプリケーションに対応しています.

MIPIと異質なインターフェースプロトコルの変換

このチップは,プログラム可能なI/Oおよび高速SERDESリソースを使用して,MIPI CSI-2とPCIe,USB3.2 Gen1,LVDS,CMOSインターフェースなどのインターフェース間の二方向変換を容易にする.例えば, MIPIセンサー信号をUSB3.0のビデオストリームに変換し,PC/埋め込みコントローラに直接接続するまたは伝統的なLVDSディスプレイ信号をMIPI DSI信号に変換して高画質のスクリーンを動かすこれは,古い機器のスマートアップグレードとクロスプラットフォームデバイスの相互接続を容易にし,コアコントローラを入れ替わることなくインターフェースの適応を可能にします.

MIPI信号の繰り返しと分割

長距離伝達と多端末マルチプレックスシナリオでは,MIPI信号の繰り返し増幅と"対"出力が可能である.これは高速信号伝送の整合性を保証し,同時に複数のディスプレイ/処理ユニットに単一のセンサー信号を供給しますシステムスケーラビリティを向上させる.自動車インフォテインメント,産業ディスプレイリンク,および同様のアプリケーションに適しています.

2ブリッジングの実施の主要な利点

- 低遅延送信: プログラム可能な論理アーキテクチャと組み合わせたハードコードMIPI D-PHYは,ミリ秒レベル以下のビデオストリーム転送遅延を達成します.リアルタイムで高画質なビデオパフォーマンスを保証しますダイナミックモニタリングとリアルタイム制御シナリオに適しています

- 損失なしの送信: 損失なしのビデオデータ転送をサポートし,元の画像品質を維持し,圧縮と解読による劣化を回避します.これは高精度の視覚検査の要求を満たす.

- プログラム可能な適応性: MIPI チャンネル数,伝送速度,プロトコルパラメータの柔軟な構成により,さまざまなセンサーとディスプレイモデルに迅速に適応できます.製品開発サイクルの短縮.

III. エッジ AI 推論の実施:軽量で低電力,デバイス上のリアルタイム インテリジェンス

LIFCL-40-8BG400CLattice sensAITMソリューションスタックとRadiant開発ツールチェーンの活用により,クラウドコンピューティングパワーや高級コントローラに頼らずに,端末で軽量なAI推論を行うことができます.MIPIビデオストリーム取得 プレプロセッシング AI推論 結果出力主なコントローラへの計算圧力を軽減し,真のエッジインテリジェンスを提供します.

1エッジ AI 展開プロセス

モデルの適応と最適化

制限されたコンピューティングとストレージのあるエッジシナリオに合わせた軽量モデルであるMobileNet,YOLO-tiny,CNNが選択されます.圧縮する重量,オンチップストレージの適応計算上のオーバーヘッドを削減し,推論の精度を維持する.これはモデルとチップハードウェアのリソースのシームレスなアライナメントを保証します.

ビデオの事前処理と推論の調整

チップのプログラム可能なロジックを利用して,画像の事前処理は,MIPIブリッジ送信中に同期的に実行されます.冗長なデータを取り除くため,地域 (ROI) のカットAI inference の計算上のオーバーヘッドを削減する.事前処理された画像データは,オブジェクト検出などの inference タスクを完了するために,DSP 加速度ユニットに直接入力されます.顔認識このエンドツーエンドパイプライン操作は,データボトルネックのないシームレスな処理を保証します.

推論出力と相互運用性

AI推論結果は,MIPI,GPIO,UART,または他のインターフェースを通じて同期的に出力することができます.これらの出力は,表示のために原始ビデオストリームに覆われるか,次のアクションを誘発するためにメイン制御チップに送信される可能性があります.クラウドの関与なしに"認識-決定-実行"のエッジサイドのインテリジェント・クローズドループを実現し,より速い応答時間とデータプライバシーを向上させます.

2典型的なエッジAIアプリケーションシナリオ

- 産業視力検査: MIPI産業カメラと統合して,リアルタイムで欠陥識別,部品カウント,仕様確認を行う.手動検査を代替し,正確性と効率を向上させる.

車両内インテリジェント認識: MIPI 搭載カメラからのデータを集計し,ドライバーの疲労監視,障害物検出,レーン離線警告を可能にします.自動車のパワー環境に適した低電力消費の高度なドライバーアシスタントシステムをサポートする.

- セキュリティ監視: 人間の形を検知する 周辺侵入警報と顔認識を導入するローカルインデレクションとアラートにより,アラート応答性を向上させながら,クラウドトランスミッション負荷を削減する.

- 消費者電子機器のインタラクション: MIPIカメラとディスプレイを動かし,ジェスチャーを認識し,顔のロックを解除し,携帯デバイスのバッテリー寿命に最適化された低電力操作.

IV.シングルチップの収束ソリューション:MIPIブリッジ + エッジAIのシネージーメリット

伝統的なエッジビジョンソリューションは主に2つのチップのアーキテクチャを使用します. 橋梁チップMIPI + AIアクセラレータチップ遅延が増加する持続的に高いコストです.LIFCL-40-8BG400CMIPIブリジングとエッジAIのシングルチップ統合を実現し,重要なコアシナー効果をもたらす:

- ミニマリストなハードウェア,大幅な形状の減少: 単片チップの代替は,PCBのレイアウトスペースを削減し,コンパクトに適応することを可能にします.BOM のコストを削減し,ハードウェアのデバッグを簡素化しながら,携帯デバイス.

- 低消費電力,心配のない耐久性:FD-SOIプロセス技術とハードコア最適化により,システム全体の消費電力は1.5W以下に達します.マイクロアンペア範囲の待機電源でこれは,アクティブな冷却なしで端のシナリオで電池駆動操作を容易にする.

フルチェーンの低レイテンシー: チップ間のデータ転送の遅延をなくし,シームレスなビデオキャプチャ,ブリッジ,AI推論を可能にし,厳格なリアルタイム要件を満たします.

- 厳しい環境での高い信頼性: 強力な干渉耐性を持つ産業/自動車の温度範囲をサポートします.インスタントオン機能は,工業および自動車用アプリケーションのデバイスの急速なパワーアップを保証します.

V. 結論

ラティスのLIFCL-40-8BG400CCrossLink-NXTM FPGAは,ネイティブMIPIハードウェアコアのシームレスな統合,相当なコンピューティングパワー,低電力特性,およびプログラミング性を達成する.MIPIブリジングとエッジAIのシームレスなシングルチップ統合を達成インターフェースの互換性やマルチセンサ接続性の課題を解決し,リアルタイムでインテリジェントな推論を可能にし,パフォーマンスをバランスさせ,電力消費産業用ビジョン,自動車情報,セキュリティ監視,消費者電子機器など,このチップは軽量,低消費量のエッジビジョン・インテリジェンスソリューションエッジコンピューティングの 進化する景観に合わせて デバイスの迅速なインテリジェントアップグレードを 促進します