회사 블로그 Lattice LIFCL-40-7BG256C CrossLink-NX 임베디드 비전 브리징 및 처리 FPGA (2.5G MIPI D-PHY 포함)

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd.는 Lattice LIFCL-40-7BG256C CrossLink-NX 임베디드 비전 브리징 및 처리 FPGA 칩을 공급하고 재활용합니다.

머신 비전, 차량용 지능형 감지, 산업용 임베디드 이미징 및 엣지 AI 비전 수집과 같은 고속, 고화질 임베디드 비전 애플리케이션에서 고속 이미지 데이터 전송, 여러 카메라 소스에서 오는 신호의 원활한 브리징, 전단부에서의 실시간 경량 이미지 처리, 저전력, 고신뢰성 작동이 핵심 요구 사항이 되었습니다. 기존의 전용 비전 처리 칩은 고정된 기능으로 인해 인터페이스 적응성이 떨어지고 유연성이 부족한 반면, 범용 FPGA는 전력 소비가 높고 전용 비전 인터페이스 통합이 낮아 소형화, 저전력, 고대역폭 비전 신호 상호 작용 및 확장 가능한 프로그래밍 가능한 컴퓨팅 성능의 여러 요구 사항의 균형을 맞추기 어렵습니다. Lattice LIFCL-40-7BG256C는 CrossLink-NX 시리즈의 전용 임베디드 비전 FPGA 제품군으로, Lattice의 독자적인 Nexus 고급 공정 플랫폼을 기반으로 구축되었습니다. 핵심 설계는 임베디드 비전 도메인 내의 브리징 및 릴레이라는 두 가지 핵심 시나리오와 전단부에서의 실시간 병렬 처리에 정확하게 초점을 맞추고 있습니다. 하드웨어로 통합된 2.5G MIPI D-PHY 트랜시버 모듈을 특징으로 하여 추가적인 외부 고속 인터페이스 칩 없이 고화질 카메라, 디스플레이 터미널 및 엣지 제어 프로세서 간의 고속 시각 데이터 상호 연결을 가능하게 합니다. 초저전력 소비, 고신뢰성 아키텍처 및 즉각적인 빠른 구성 기능을 갖추고 있어 자동차 비전, 산업용 카메라, 임베디드 보안 및 휴대용 스마트 비전 장치에 선호되는 프로그래밍 가능 로직 장치가 되었습니다.

I. LIFCL-40-7BG256C

의 핵심 하드웨어 아키텍처 및 주요 장점

CrossLink-NX 시리즈의 주력 중급 비전 처리 FPGA인 LIFCL-40-7BG256C는 업계 선도적인 28nm FD-SOI 공정 기술을 사용하여 제조됩니다. 기존 FPGA 공정 아키텍처와 달리 프로그래밍 가능한 피드백 바이어스 제어 기술을 통합하여 실제 작동 조건에 따라 장치의 성능 대 전력 비율을 동적으로 최적화할 수 있습니다. 동일한 사양의 경쟁 FPGA에 비해 전력 소비가 최대 75% 감소하여 공간이 제한된 곳에서 열 방출이 제한된 배터리 구동 임베디드 장치의 까다로운 작동 조건에 완벽하게 적합합니다. 이 장치에는 39,000개의 프로그래밍 가능 로직 처리 장치가 표준으로 제공됩니다. 이러한 풍부한 로직 리소스는 복잡한 비전 신호 브리징, 프로토콜 변환 및 다중 채널 데이터 라우팅 및 배포와 같은 기본 기능을 충족할 뿐만 아니라 전단부 이미지 자르기, 색상 보정, 노이즈 감소 사전 처리, 프레임 속도 적응 및 스케일링과 같은 경량 실시간 이미지 처리 알고리즘의 병렬 처리를 지원하며, 백엔드 호스트 CPU 또는 MCU의 컴퓨팅 리소스를 차지하지 않아 시스템의 전반적인 컴퓨팅 부하를 크게 줄입니다.

메모리 리소스 측면에서 이 장치는 업계 최고의 메모리 대 로직 유닛 비율을 특징으로 하며, 로직 유닛당 최대 170비트의 저장 용량을 제공합니다. 이 대용량 온칩 메모리는 비전 알고리즘의 고화질 이미지 프레임 데이터 및 중간 처리 데이터를 효율적으로 버퍼링하여 외부 캐시 칩과 관련된 배선 복잡성 증가, 신호 간섭 및 하드웨어 비용 상승과 같은 문제를 방지합니다. 이 장치는 컴팩트한 256핀 BGA 패키지 설계를 사용하며, 모델 접미사 7BG256C는 산업 등급의 광범위한 온도 작동 요구 사항을 충족하도록 정확하게 맞춤화되었습니다. 작동 온도 범위는 -40°C에서 +100°C까지입니다. 고온 차량 엔진룸, 높은 먼지 수준과 고온 및 저온이 번갈아 나타나는 산업 생산 라인, 강한 햇빛과 극심한 추위에 노출되는 실외 보안과 같은 열악한 산업 환경에서 장기간 안정적으로 작동할 수 있습니다. 또한 EU RoHS 환경 표준을 준수하며 다양한 상업용 및 산업용 제품의 대량 생산 인증 요구 사항을 충족합니다. 또한 이 장치는 즉각적인 빠른 구성 기능을 제공하며, IO 포트 구성은 단 3밀리초 만에 완료되고 전체 시스템 구성은 8밀리초를 초과하지 않습니다. 전원 켜기 부팅은 긴 로딩 프로세스 없이 몇 초 안에 이루어져 임베디드 비전 장비의 빠른 시작, 즉각적인 이미징 및 저지연 응답에 대한 핵심 요구 사항을 충족합니다.LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C

핵심 구성: 2.5G MIPI D-PHY 하드 코어 고속 인터페이스 기능

2.5G MIPI D-PHY 하드 코어 트랜시버는 임베디드 비전 애플리케이션을 위한 LIFCL-40-7BG256C의 핵심 구성이며, 이 장치를 범용 프로그래밍 가능 로직 장치와 구별하는 핵심 차별화 이점입니다. 이 칩은 두 세트의 하드 코어 4채널 MIPI D-PHY 트랜시버 물리 계층 모듈을 네이티브로 통합하여 외부 고속 레벨 시프터, 신호 증폭기 또는 프로토콜 변환 칩이 필요하지 않습니다. 하드웨어 수준에서 채널당 최대 2.5Gbps의 피크 고속 데이터 전송 속도를 네이티브로 지원합니다. 단일 PHY 인터페이스의 결합 대역폭은 여러 고화질 이미지 센서에서 오는 동기 데이터 수집 및 전송 요구 사항을 충족할 수 있어 4K 고화질 CMOS 이미지 센서, 고프레임 속도 산업용 카메라 모듈 및 차량용 서라운드 뷰 카메라와 같은 현재 주류 고화질 및 고속 시각 데이터 소스 애플리케이션에 완벽하게 적합합니다.

이 강력한 MIPI D-PHY는 MIPI 국제 표준 프로토콜 사양을 엄격하게 준수하며 CSI-2 이미지 수신 프로토콜 및 DSI 디스플레이 출력 프로토콜과 모두 호환되어 유연한 양방향 시각 신호 교환을 가능하게 합니다. 업링크 방향에서는 여러 카메라에서 오는 RAW 이미지 데이터의 고속 수신, 디코딩 및 타이밍 재정렬을 지원합니다. 다운링크 방향에서는 차량 내 디스플레이 및 산업용 터치스크린 터미널과 같은 주변 장치로 처리된 이미지 데이터를 신속하게 전달하여 시각 데이터 수집, 처리 및 디스플레이를 위한 통합 엔드투엔드 브리지를 달성할 수 있습니다. 표준 I/O를 통해 MIPI 인터페이스를 에뮬레이션하는 FPGA를 사용하는 기존 솔루션에 비해 네이티브 하드 코어 D-PHY는 우수한 신호 무결성, 낮은 전송 지연, 향상된 전자기 간섭 내성 및 감소된 전력 소비와 같은 상당한 이점을 제공합니다. 이를 통해 화면 왜곡, 프레임 손실, 타이밍 오류 및 데이터 오류와 같은 고속 이미지 전송 중에 발생하는 일반적인 문제를 효과적으로 완화할 수 있습니다. 또한 이 장치는 최대 37쌍의 프로그래밍 가능한 소스 동기 차동 I/O 쌍을 예약하여 LVDS, SLVS 및 subLVDS와 같은 다양한 표준 시각 차동 인터페이스를 지원하도록 유연하게 확장할 수 있습니다. 이를 통해 기존 카메라 모듈 및 맞춤형 산업 비전 주변 장치와의 호환성 및 통합을 촉진하여 새로운 프로젝트의 고속 애플리케이션 요구 사항과 기존 장비의 레트로핏 요구 사항을 모두 충족합니다.LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C

임베디드 비전 시스템의 핵심 기능: 통합 브리징, 릴레이 및 실시간 병렬 처리

(1) 다중 소스 비전 신호의 지능형 브리징 및 원활한 프로토콜 변환LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C

는 전체 비전 시스템의 중앙 신호 허브 역할을 하며, 여러 이기종 비전 신호의 동기 수집, 프로토콜 파싱, 형식 변환 및 라우팅을 지원합니다. 예를 들어, 차량의 서라운드 뷰 시스템에서 오는 여러 MIPI 카메라 이미지 데이터 스트림과 동시에 인터페이스할 수 있습니다. 다중 채널 이미지 타이밍을 동기화하고 데이터를 병합한 후 호스트 프로세서의 프로토콜과 호환되는 형식으로 데이터를 출력합니다. 또한 MIPI 카메라 모듈과 LVDS 디스플레이 터미널 간, 그리고 USB 비전 전송 인터페이스와 MIPI 백엔드 처리 칩 간의 원활한 크로스 프로토콜 브리징을 달성하여 서로 다른 하드웨어 장치 간의 인터페이스 불일치 및 타이밍 비호환성에 대한 업계 전반의 문제점을 완전히 해결합니다. 프로그래밍 가능 로직의 유연성을 통해 브리징 로직은 다양한 해상도, 프레임 속도 및 픽셀 형식(RAW10/RAW12/RAW14)의 이미지 데이터에 적응하도록 주문형으로 사용자 정의할 수 있습니다. 기능 업그레이드는 하드웨어 회로를 수정할 필요 없이 펌웨어 반복만으로 달성할 수 있어 제품 R&D 반복 주기를 크게 단축합니다.

(2) 경량 전단부 비전을 위한 가속화된 실시간 병렬 사전 처리LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C

는 풍부한 DSP 컴퓨팅 리소스를 갖추고 있습니다. 이미지 데이터 전송 백엔드와 메인 제어 프로세서 간의 임베디드 비전을 위한 실시간 병렬 사전 처리 워크로드를 오프로드합니다. 이미지 노이즈 제거, 화이트 밸런스 보정, 색 공간 변환, 이미지 자르기 및 스케일링, 관심 영역(ROI) 추출 및 프레임 속도 안정화와 같은 기본 이미지 처리 알고리즘은 이전에 백엔드 호스트 CPU가 상당한 컴퓨팅 리소스를 소비해야 했지만, 이제 FPGA의 프로그래밍 가능 로직을 통해 병렬로 구현할 수 있습니다. 직렬 프로세서에 비해 FPGA의 병렬 컴퓨팅 아키텍처는 지연 시간을 크게 줄여 전체 프로세스에서 부드럽고 저지연 이미지 처리를 보장하여 차량 내 자율 주행 감지 및 산업용 실시간 결함 감지와 같은 시나리오의 높은 실시간 요구 사항을 충족합니다. 또한 컴퓨팅 작업을 전단부로 오프로드함으로써 후단 호스트 프로세서는 기본 이미지 사전 처리에 대한 중복 컴퓨팅 리소스를 할당할 필요가 없습니다. 따라서 AI 대상 인식, 의사 결정 분석 및 시스템 제어와 같은 핵심적이고 높은 수준의 작업에 집중할 수 있어 전반적인 시스템 운영 효율성이 크게 향상되고 전력 소비 및 컴퓨팅 리소스의 보다 합리적인 할당이 가능합니다.LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C

’s 고신뢰성 설계는 까다로운 임베디드 작동 환경에 적합합니다LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C

CrossLink-NX FPGA는 까다로운 임베디드 환경에서 신뢰성을 위해 특별히 최적화되어 있으며, 해당 클래스의 장치에 비해 매우 낮은 소프트 오류율을 특징으로 하며, 단일 이벤트 업셋(SEU) 및 전자기 간섭(EMI) 내성에서 경쟁 제품에 비해 백 배 이상의 개선을 제공합니다. 강한 전자기 간섭, 극심한 온도 변동 및 지속적이고 중단 없는 작동이 특징인 산업 환경에서 장기간 안정적으로 작동하여 비전 시스템 작동 중 갑작스러운 시스템 충돌, 데이터 이상 및 이미징 실패와 같은 문제를 제거할 수 있습니다. 이 장치의 FD-SOI 제조 공정은 본질적으로 방사선 내성을 제공하여 추가 보호 회로 없이 실외 보안, 차량 내 애플리케이션 및 산업 자동화 생산 라인과 같은 복잡한 전자기 환경에 배포할 수 있습니다. 또한 이 장치는 매우 낮은 정적 전력 소비를 특징으로 하며, 대기 모드와 활성 모드 간의 지능형 전력 관리를 제공합니다. 이는 저전력 내구성이 필요한 배터리 구동 휴대용 비전 장비 및 차량 저전압 전력 시스템에 이상적이므로 성능, 전력 소비 및 신뢰성의 세 가지 핵심 지표의 균형을 맞춥니다.LIFCL-40-7BG256C

LIFCL-40-7BG256CLIFCL-40-7BG256C2.5G 고속 MIPI D-PHY 하드 인터페이스, 통합 비전 브리징 및 실시간 처리 기능, 저전력, 고신뢰성 및 소형화의 핵심 장점을 활용하는 Lattice

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VI. LIFCL-40-7BG256C 요약