英特尔® Agilex™ D 系列 FPGA 和 SoC 用例

英特尔® ™ D 系列 FPGA 和 SoC 为数字无线电的实施提供了灵活、具有高成本效益的可扩展平台。此外，英特尔® ™ D 系列 FPGA 和 SoC 灵活的 I/O 功能可轻松应对 ORAN 系统所使用的多种接口标准。在使用英特尔® ™ D 系列 FPGA 和 SoC 等可编程逻辑设备的众多关键优势中，其一即是这些设备不仅能适应新标准和不断演进的既定标准，满足多种终端产品的新要求，而且还能对现场设备轻松实施设计修复。

英特尔已经与各大 IP 和硬件供应商达成合作，为宏基站、微基站和皮基站的无线电应用提供兼容 ORAN 的 O-RU 参考平台，并制定了面向 mMIMO（大规模 MIMO）和 设计的路线图。这些 ORAN 参考平台可利用英特尔® ™ D 系列 FPGA 和 SoC 充分发挥使用价值。

• 8K 广播视频路由器、交换机和处理器

随着消费者对 8K 超高清 (UHD) 视频的需求持续走高，数字视频行业紧跟市场发展趋势，不断引入新技术。诸如 HDMI 2.1 和 2.0 等新的视频连接标准先后确立，为视频设备的设计团队不断带来挑战，同样带来挑战的还有 IP 视频 (Video-over-IP) 解决方案的模式转变，基于 AI 的边缘视频分析需求， 以及显示模块外形规格的多样化发展。

FPGA 因具有灵活特性而常被用于广播设计，其灵活性能够适用最新的视频广播标准，且对于仍在发展中、视频质量要求不断提高、尚处 IP 视频标准定义早期阶段的广播行业而言，这一特性尤其有帮助。凭借高质量视频处理和连接 IP 的强大产品技术组合， 以及随时可用的参考设计硬件，英特尔使视频开发人员能够迅速增设并开发全新定制功能，也可满足当前其他客户的特定要求。

几十年来，视频分辨率不断提高，从 SD () 到 HD ()，再到 UHD 4K ()、8K () 甚至更高。处理不断增加的带宽所需的时钟频率也随之不断增加。 SD 视频的分辨率只需要 27 MHz 的像素时钟频率，这在今天很容易就能实现。HD 视频的分辨率要求 74.25 MHz 或 148.5 MHz 的时钟频率，这在今天也并非难事。然而，当 4K 视频的分辨率要求 594 MHz 的像素时钟频率时，就已开始对单像素视频管道的上限形成一定的挑战，而 8K 视频则需要高达 2.376 GHz 的像素时钟频率，这迫使视频工程师不得不寻找新的设计路径。

为达到这种高像素的时钟频率，在设计时必须使视频 IP 核（如缩放器或色彩空间转换器）在每个时钟周期内处理多个像素。在大多数情况下，这意味着需要在视频处理 IP 中复制整个视频管道。从 1 次处理 1 个像素的视频管道转为 1 次处理 2 个像素的 4K 视频管道，所需的 FPGA 资源数量增加了一倍。早前采用 8K 视频设计案例通常依靠类似并行处理技术，并强制 1 次处理 8 个像素以适应高速像素时钟，这导致 FPGA 资源使用量明显增加。

英特尔® ™ D 系列 FPGA 和 SoC 是低功率视频应用的理想选择。同时，两种产品均被设计为可在更高的频率下运行，这大幅降低了特定逻辑功能的资源占用率和功耗。它们的时钟频率可达到 600 MHz，通常无需对现有的 RTL 代码进行大量重写， 这对视频设计者而言尤其重要，因为这可使 1 次只处理 4 个像素的管道以每秒 60 帧的速度处理 8K 视频，从而将 FPGA 的资源占用减少一半。

• 机器人

机器人领域涵盖一系列颇具挑战性的应用，包括视频处理、AI 和 ML 推理、传感以及运动控制。英特尔® ™ D 系列 FPGA 和 SoC 配备有完备的 I/O、网络（包括 TSN）、处理和安全功能， 可广泛应用于工业机器人，包括用于制造的工业机械臂以及可进行环境扫描以发现入侵者或检测其他问题的移动机器人。

众多机器人制造商已经在其设计中采用了英特尔® FPGA。例如， 某机器人制造商将英特尔® FPGA 用于其安保系统，以确保员工和机器人在工厂车间内安全、顺畅地协同工作。为确保操作的安全性，大型工业机器人通常被置于保护组架内，操作员必须使用签出/锁定程序才可进入机器人的工作区域。这些程序不仅降低了生产线的交互速率，还降低了生产力。而让机器人和人类进行安全的分工协作则能大幅提升整体生产力。这家机器人制造商选择英特尔® FPGA 正是因为其不仅具有硬实时功能和确定性计算能力，还配备功能安全认证、广泛的 IP 模组以及多种开发工具。