Lattice Semiconductor

Lattice Semiconductor — американская компания, специализирующаяся на разработке и производстве программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), а также сопутствующего программного обеспечения и систем на кристалле (SoC). Штаб-квартира расположена в Хилсборо, штат Орегон, США. Компания известна как один из ведущих производителей энергоэффективных ПЛИС с низким энергопотреблением и малым форм-фактором, ориентированных на такие рынки, как встраиваемые системы, промышленная автоматизация, связь, автомобильная электроника и потребительская электроника.

История

Основание и ранние годы

Компания была основана в 1983 году группой инженеров, ранее работавших в Intel. Первоначально Lattice Semiconductor сосредоточилась на разработке программируемых логических устройств, используя технологию электрически стираемого программируемого ПЗУ (EEPROM). В 1985 году компания выпустила первый в мире ПЛИС с электрически стираемой памятью — GAL (Generic Array Logic), что стало значительным шагом вперёд по сравнению с более ранними программируемыми логическими матрицами (PAL), которые требовали ультрафиолетового стирания.

Развитие в 1990-х — 2000-х годах

В 1990-е годы Lattice активно расширяла линейку продуктов, выпуская семейства ПЛИС с пониженным энергопотреблением. В 1999 году компания приобрела компанию Vantis, подразделение AMD по производству ПЛИС, что укрепило её позиции на рынке. В начале 2000-х годов Lattice сосредоточилась на разработке недорогих и энергоэффективных решений, выпустив семейство ПЛИС LatticeECP (Economy Plus). В 2005 году была представлена архитектура LatticeECP2, ориентированная на массовые применения.

Современный период

С 2010-х годов Lattice Semiconductor сделала ставку на сверхнизкое энергопотребление и малые габариты. В 2012 году было выпущено семейство ПЛИС iCE40, предназначенное для мобильных устройств и встраиваемых систем. В 2015 году компания представила семейство LatticeECP5, сочетающее низкое энергопотребление с высокой производительностью. В 2018 году Lattice выпустила семейство CrossLink-NX, ориентированное на приложения с интерфейсами MIPI и датчиками. В 2019 году компания представила семейство CertusPro-NX, нацеленное на промышленные и автомобильные применения.

В 2020-е годы Lattice продолжила развитие в направлении «интеллектуальных» решений на границе сети (edge computing). В 2022 году была анонсирована платформа Lattice Avant, объединяющая ПЛИС среднего уровня производительности с улучшенными возможностями по обработке сигналов и интерфейсам. Компания также активно развивает программное обеспечение для проектирования, включая среду Lattice Radiant и инструменты для синтеза и отладки.

Продукция

ПЛИС общего назначения

Lattice Semiconductor предлагает несколько семейств ПЛИС, различающихся по производительности, энергопотреблению и количеству логических элементов:

• LatticeECP5 — семейство ПЛИС среднего уровня, ориентированное на встраиваемые системы, промышленную автоматику и связь. Обладают до 85 тыс. логических элементов (LUT), встроенными блоками DSP и памятью.
• LatticeECP3 — более раннее семейство с поддержкой интерфейсов PCI Express, Gigabit Ethernet и DDR3.
• LatticeMachXO3 — семейство ПЛИС с ультранизким энергопотреблением, предназначенное для управления и конфигурирования (например, для инициализации других ПЛИС или процессоров).
• LatticeiCE40 — сверхмаломощные ПЛИС для мобильных устройств, носимой электроники и датчиков. Отличаются малым форм-фактором и потреблением менее 100 мкВт в режиме ожидания.
• LatticeCrossLink-NX — семейство ПЛИС с поддержкой интерфейсов MIPI D-PHY, предназначенное для обработки изображений и видео в системах машинного зрения.
• LatticeCertusPro-NX — промышленные и автомобильные ПЛИС с расширенным температурным диапазоном и повышенной надёжностью.
• LatticeAvant — новейшая платформа, объединяющая ПЛИС среднего уровня производительности с улучшенными возможностями по обработке сигналов, интерфейсами (PCIe Gen4, Gigabit Ethernet, MIPI) и встроенными процессорными ядрами.

Программируемые системы на кристалле (SoC)

Lattice выпускает гибридные устройства, объединяющие ПЛИС с встроенными процессорными ядрами:

• LatticeMico8 — 8-битное процессорное ядро, реализуемое на ПЛИС.
• LatticeMico32 — 32-битное процессорное ядро (RISC), доступное для реализации на ПЛИС.
• LatticeSmartFusion2 — SoC с встроенным процессором ARM Cortex-M3 и ПЛИС на одном кристалле (производится компанией Microsemi, но по лицензии Lattice).
• LatticeCrossLink-NX с процессором — семейство, в котором ПЛИС может быть дополнена встроенным процессором ARM Cortex-M3 (в некоторых вариантах).

Программное обеспечение

Для проектирования и программирования ПЛИС Lattice предоставляет следующие инструменты:

• Lattice Diamond — среда проектирования для ПЛИС Lattice (заменена на Lattice Radiant для новых семейств).
• Lattice Radiant — современная среда проектирования, поддерживающая семейства iCE40, CrossLink-NX, CertusPro-NX и Avant. Включает средства синтеза, размещения, трассировки и отладки.
• Lattice Propel — инструмент для разработки встроенного программного обеспечения для SoC на базе ПЛИС Lattice.
• Lattice Reveal — средство для отладки и анализа работы ПЛИС в реальном времени.

Применение

Промышленная автоматизация

ПЛИС Lattice широко используются в программируемых логических контроллерах (ПЛК), системах управления двигателями, интерфейсах датчиков и приводах. Низкое энергопотребление и малые габариты позволяют интегрировать их в компактные промышленные устройства.

Связь и телекоммуникации

Lattice поставляет ПЛИС для базовых станций, сетевых маршрутизаторов, коммутаторов и устройств для обработки сигналов. Поддержка интерфейсов PCI Express, Gigabit Ethernet и MIPI делает их пригодными для высокоскоростной передачи данных.

Автомобильная электроника

ПЛИС Lattice используются в автомобильных системах для обработки изображений с камер, управления дисплеями, реализации интерфейсов (например, MIPI) и обеспечения безопасности (ASIL-B, ASIL-D). Семейство CertusPro-NX имеет сертификацию AEC-Q100.

Потребительская электроника

В потребительских устройствах ПЛИС Lattice применяются для управления сенсорными экранами, обработки аудио- и видеосигналов, реализации интерфейсов USB и HDMI, а также в носимой электронике (например, в умных часах и фитнес-трекерах).

Обработка изображений и видео

Семейство CrossLink-NX с поддержкой MIPI D-PHY используется в системах машинного зрения, медицинской визуализации, видеонаблюдения и дополненной реальности. ПЛИС обеспечивают предобработку изображений (фильтрацию, сжатие, коррекцию) до передачи на основной процессор.

Аэрокосмическая и оборонная промышленность

Lattice поставляет ПЛИС, сертифицированные по стандартам MIL-STD-883 и QML, для использования в спутниках, ракетных системах и военной электронике. Устройства отличаются устойчивостью к радиации и широким температурным диапазоном.

Конкуренты

Основными конкурентами Lattice Semiconductor на рынке ПЛИС являются:

• Xilinx (ныне часть AMD) — крупнейший производитель ПЛИС, ориентированный на высокопроизводительные и высокопроизводительные решения.
• Intel (Altera) — второй по величине производитель ПЛИС, предлагающий широкий спектр устройств от низкопроизводительных до высокопроизводительных.
• Microsemi (ныне часть Microchip Technology) — производитель ПЛИС и SoC для аэрокосмической, оборонной и промышленной электроники.
• QuickLogic — компания, специализирующаяся на сверхмаломощных ПЛИС и eFPGA (встроенных ПЛИС).
• Efinix — стартап, предлагающий ПЛИС с программируемой логикой на основе технологии Quantum.

Lattice Semiconductor занимает нишу энергоэффективных и малогабаритных ПЛИС, что позволяет ей конкурировать с более крупными игроками в сегментах встраиваемых систем и потребительской электроники.

Интересные факты

• Lattice Semiconductor была первой компанией, выпустившей ПЛИС с электрически стираемой памятью (GAL), что упростило процесс программирования и перепрограммирования.
• В 2018 году компания представила ПЛИС CrossLink-NX, которые могут быть запрограммированы для работы с интерфейсами MIPI, что особенно важно для мобильных устройств и систем машинного зрения.
• В 2021 году Lattice выпустила ПЛИС CertusPro-NX с поддержкой интерфейса PCIe Gen4, что позволило использовать их в высокоскоростных системах сбора данных.
• Компания активно участвует в развитии стандарта RISC-V, предлагая процессорные ядра Mico32 на базе этой архитектуры.

Источники

• Официальный сайт Lattice Semiconductor (www.latticesemi.com)
• Документация по семействам ПЛИС Lattice (LatticeECP5, iCE40, CrossLink-NX, CertusPro-NX, Avant)
• Отчёты компании Lattice Semiconductor (годовые отчёты, пресс-релизы)
• Статья «Lattice Semiconductor» в англоязычной Википедии (версия от 2023 года)
• Обзор рынка ПЛИС (IC Insights, 2022)
• Технические руководства по средам проектирования Lattice Diamond и Lattice Radiant