長期以來，Lattice Semiconductor一直是低功耗、低成本FPGA行業的重要參與者，最近發布了MachXO5D-NX系列。這一中檔系列將低成本、低功耗與廣泛的外圍設備和安全功能相結合，使其適用于安全邊緣設備。

　　FPGA的可編程性自身帶來了獨特的安全挑戰和機遇。雖然現場可編程性可能成為不法分子的入口，但也使制造商有機會在部署后對安全性進行調整和更新。

　　Lattice設計了MachXO5D-NX系列先進的安全控制FPGA，配備了一套內置的硬件加密和安全功能。這使得該系列具備了固定硬件的安全性和FPGA的靈活性。通過片上Flash和硬件加密，FPGA線可以使用更少的芯片構建，從而防止了在加載時的代碼捕獲。

　　三芯片MachXO5D-NX系列

　　該三芯片系列具有一系列邏輯單元：

　　FMXO5-25：27000個邏輯單元

　　LFMXO5-55T：53000個邏輯單元

　　LFMXO5-100T：96000個邏輯單元

　　該系列的其他特點包括20至156個SysDSP 18x18乘法器和1.9 Mb至7.3 Mb的嵌入式RAM，形式為EBR或LRAM。此外，該系列還具有200至300個高性能、寬范圍和多電壓I/O。

　　乘法器和DSP單元可以實現邊緣AI或其他數學密集型應用。它們配備了一系列內置的外圍設備，包括MIPI D-PHY(CSI-2、DSI)、LVDS、SLVS、subLVDS、千兆以太網和PCIe(Gen1和Gen2)。芯片具有片上嵌入式Flash存儲器、多重啟動和用戶Flash存儲器(UFM)。除了片上分布式RAM、EBR和LRAM內存塊外，芯片還具有用于DDR3、DDR3L和LPDDR4的高達1066 Mbps的內置接口。

　　這些芯片由Lattice Radiant設計套件和流行設計工具的綜合庫支持。Lattice擁有大量預先設計的軟核和標準化IP模塊庫，可供新的FPGA系列使用。

　　信任根和其他安全功能

　　信任根(RoT)是芯片上包含加密功能密鑰的安全區域。MachXO5D-NX系列成員配備了一款硬件加密引擎，支持先進的加密標準(AES)、哈希算法和真隨機數發生器(TRNG)。每個成員都包括一個用于保護設備身份的獨特秘密標識(USID)。

　　這些設備具備加密敏捷性，意味著它們可以在多種加密算法或方法之間切換。這些芯片支持商用國家安全算法(CNSA)，用于比特流和用戶數據保護。支持的標準包括AES-256、ECDSA-384/521、SHA2-256,384/512和RSA 3072/4096。

　　將加密和解密功能集成到FPGA中是一種常見的設計特征。然而，通過在硬件硅中加入保護，不需要將FPGA結構專門用于幾乎所有應用都應該具備的安全功能。

　　Lattice Nexus平臺建立在低功耗28納米全耗盡硅-絕緣體(FD-SOI)工藝上。FD-SOI通過在埋藏絕緣體上方放置超薄硅層來減少漏電流。分層結構減少了襯底體積，并消除了溝道摻雜的必要，從而創造出全耗盡晶體管。這一工藝使Lattice零件的功耗降低了75%，軟錯誤率下降了100倍。低軟錯誤率意味著在電氣噪聲和輻射環境中對單事件故障(SEU)有更高可靠性的產品。

　　除了低軟錯誤率之外，這些芯片還具有固定硬件軟錯誤檢測(SED)電路，用于檢測和修復SRAM錯誤。這一設計改進了以前的Lattice FPGA SED實現，并具有兩層SED以提高可靠性。

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