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光子集成電路與FPGA混合集成的挑戰(zhàn)與突破
光子集成電路（PIC）憑借其高帶寬、低功耗的優(yōu)勢(shì)，正成為5G基站、數(shù)據(jù)中心光模塊的核心組件。而FPGA以其靈活可編程特性，在數(shù)字信號(hào)處理、通信系統(tǒng)等領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。兩者的混合集成被視為突破算力與帶寬瓶頸的關(guān)鍵路徑，但技術(shù)融合過(guò)程中仍面臨多重挑戰(zhàn)。
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定制未來(lái)，共建生態(tài)，米爾出席安路研討會(huì)
在數(shù)字化浪潮席卷全球的今天，F(xiàn)PGA技術(shù)正成為驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新的核心引擎。2025年11月12日，米爾出席安路科技2025 AEC FPGA技術(shù)沙龍·北京專(zhuān)場(chǎng)，與技術(shù)專(zhuān)家及行業(yè)伙伴齊聚一堂，探討前沿技術(shù)趨勢(shì)，解鎖場(chǎng)景化定制方案，共建開(kāi)放共贏的FPGA新生態(tài)!
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Altera CEO談中國(guó)戰(zhàn)略：30年深耕后的“雙向創(chuàng)新”
11月5日，Altera在北京舉辦了媒體溝通會(huì)。這是自英特爾旗下FPGA業(yè)務(wù)被私募股權(quán)公司銀湖資本收購(gòu)多數(shù)股權(quán)并重新以“Altera”之名獨(dú)立運(yùn)營(yíng)后，其新任CEO在中國(guó)的首次公開(kāi)亮相。
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米爾與安路聯(lián)合亮相VisionChina 2025，共推FPGA視覺(jué)方案
2025年10月28日，由機(jī)器視覺(jué)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟主辦的“2025深圳機(jī)器視覺(jué)展暨機(jī)器視覺(jué)技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用研討會(huì)(Vision China)”在深圳國(guó)際會(huì)展中心(寶安)9號(hào)館隆重啟幕。展會(huì)以“VISION+AI賦能電子制造升級(jí)”為主題，聚焦人工智能與機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在電子制造全產(chǎn)業(yè)鏈中的融合與創(chuàng)新，集中展示AI技術(shù)在提升視覺(jué)系統(tǒng)能力、突破行業(yè)應(yīng)用瓶頸方面的前沿成果與解決方案。
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面向先進(jìn)處理解決方案的低壓大電流設(shè)計(jì)
為搭載先進(jìn)系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)、FPGA及微處理器的工業(yè)、汽車(chē)、服務(wù)器、電信與數(shù)據(jù)通信應(yīng)用提供運(yùn)行保障
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移位加法替代乘法器：FPGA資源優(yōu)化的高效實(shí)踐
在FPGA設(shè)計(jì)中，乘法器作為核心運(yùn)算單元，其資源消耗常占設(shè)計(jì)總量的30%以上。尤其在實(shí)現(xiàn)高精度計(jì)算或大規(guī)模矩陣運(yùn)算時(shí)，DSP塊的過(guò)度使用會(huì)導(dǎo)致時(shí)序收斂困難和成本上升。通過(guò)移位加法替代傳統(tǒng)乘法器，可在保持計(jì)算精度的同時(shí)，顯著降低資源占用。本文將深入探討這一優(yōu)化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)原理與工程實(shí)踐。
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FPGA在DNN中的部署策略：從算法優(yōu)化到硬件協(xié)同設(shè)計(jì)
在人工智能硬件加速領(lǐng)域，F(xiàn)PGA憑借其可重構(gòu)計(jì)算架構(gòu)和低延遲特性，成為深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（DNN）部署的核心平臺(tái)。與傳統(tǒng)GPU的固定計(jì)算流水線不同，F(xiàn)PGA通過(guò)動(dòng)態(tài)配置硬件資源，可實(shí)現(xiàn)從卷積層到全連接層的全流程優(yōu)化。本文將從算法級(jí)優(yōu)化、硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)方法三個(gè)維度，解析FPGA在DNN部署中的關(guān)鍵策略。
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FPGA動(dòng)態(tài)電源管理：低功耗場(chǎng)景下的技術(shù)突破與應(yīng)用實(shí)踐
在物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算和便攜式設(shè)備快速發(fā)展的背景下，F(xiàn)PGA的動(dòng)態(tài)電源管理技術(shù)已成為突破功耗瓶頸的核心手段。通過(guò)動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)節(jié)（DVFS）、多電源域劃分和自適應(yīng)電源門(mén)控等創(chuàng)新技術(shù)，現(xiàn)代FPGA可在保持高性能的同時(shí)，將功耗降低60%以上。本文以Xilinx Zynq UltraScale+ MPSoC和萊迪思CrossLinkU-NX為例，系統(tǒng)解析動(dòng)態(tài)電源管理的技術(shù)原理與實(shí)踐路徑。
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衛(wèi)星通信載荷中抗輻射FPGA的動(dòng)態(tài)重構(gòu)策略
在衛(wèi)星通信載荷向高吞吐量、低時(shí)延方向演進(jìn)的過(guò)程中，傳統(tǒng)靜態(tài)FPGA架構(gòu)面臨輻射導(dǎo)致配置失效、資源利用率低下等挑戰(zhàn)。Microchip RT PolarFire系列FPGA在衛(wèi)星通信中的實(shí)踐表明，動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)結(jié)合抗輻射設(shè)計(jì)，可將系統(tǒng)可靠性提升40%，資源利用率提高60%。這種技術(shù)組合已成為低軌衛(wèi)星星座、深空探測(cè)等場(chǎng)景的核心支撐。
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光子-電子混合集成FPGA的帶寬擴(kuò)展策略：硅光模塊賦能太赫茲通信
在6G通信、量子計(jì)算與人工智能的交叉領(lǐng)域，太赫茲級(jí)通信帶寬已成為突破算力瓶頸的核心需求。傳統(tǒng)電互連方案因RC延遲和功耗限制，難以支撐超過(guò)100Gbps的傳輸速率。而光子-電子混合集成FPGA通過(guò)硅光模塊與高速電子電路的深度融合，開(kāi)辟了從GHz向THz跨越的新路徑。
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腦機(jī)接口中嵌入式FPGA的信號(hào)采集與預(yù)處理：實(shí)時(shí)交互的硬件革命
腦機(jī)接口（BCI）通過(guò)解碼神經(jīng)電信號(hào)實(shí)現(xiàn)人腦與外部設(shè)備的直接交互，其核心挑戰(zhàn)在于如何從微伏級(jí)噪聲中提取高保真神經(jīng)信號(hào)。嵌入式FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）憑借其并行計(jì)算能力、低延遲特性及動(dòng)態(tài)重構(gòu)優(yōu)勢(shì)，已成為突破這一瓶頸的關(guān)鍵硬件平臺(tái)。本文從信號(hào)采集、預(yù)處理算法及硬件實(shí)現(xiàn)三個(gè)維度，解析FPGA在腦機(jī)接口中的技術(shù)路徑。
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數(shù)字孿生系統(tǒng)的嵌入式FPGA實(shí)時(shí)仿真模塊：技術(shù)突破與行業(yè)實(shí)踐
在工業(yè)4.0與元宇宙的雙重驅(qū)動(dòng)下，數(shù)字孿生系統(tǒng)正從離線仿真向?qū)崟r(shí)交互演進(jìn)。嵌入式FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）憑借其動(dòng)態(tài)重構(gòu)能力、低延遲特性及高并行計(jì)算優(yōu)勢(shì)，成為構(gòu)建數(shù)字孿生實(shí)時(shí)仿真模塊的核心硬件。該技術(shù)通過(guò)硬件加速與軟件協(xié)同，將物理實(shí)體的虛擬映射延遲壓縮至毫秒級(jí)，為智能制造、船舶動(dòng)力、能源管理等領(lǐng)域提供關(guān)鍵支撐。
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元宇宙基礎(chǔ)設(shè)施中的嵌入式FPGA邊緣渲染節(jié)點(diǎn)：技術(shù)突破與場(chǎng)景實(shí)踐
在元宇宙的構(gòu)建中，實(shí)時(shí)渲染與低延遲交互是決定用戶(hù)體驗(yàn)的核心指標(biāo)。傳統(tǒng)云端渲染模式因網(wǎng)絡(luò)傳輸延遲和帶寬限制，難以滿(mǎn)足元宇宙對(duì)“視網(wǎng)膜級(jí)”視覺(jué)效果和毫秒級(jí)響應(yīng)的需求。嵌入式FPGA邊緣渲染節(jié)點(diǎn)通過(guò)將計(jì)算能力下沉至網(wǎng)絡(luò)邊緣，結(jié)合動(dòng)態(tài)重構(gòu)與異構(gòu)加速技術(shù)，為元宇宙提供了高實(shí)時(shí)性、低功耗的渲染解決方案。
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硬件木馬檢測(cè)的FPGA動(dòng)態(tài)驗(yàn)證方法：多模態(tài)融合與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)
在集成電路全球化制造趨勢(shì)下，硬件木馬已成為威脅芯片安全的核心隱患。這類(lèi)惡意電路通過(guò)篡改設(shè)計(jì)或制造流程植入，可引發(fā)信息泄露、系統(tǒng)癱瘓等嚴(yán)重后果。FPGA因其可重構(gòu)特性成為硬件木馬攻擊的高危目標(biāo)，其動(dòng)態(tài)驗(yàn)證技術(shù)需突破傳統(tǒng)靜態(tài)檢測(cè)的局限性，構(gòu)建覆蓋設(shè)計(jì)、制造、部署全生命周期的防護(hù)體系。
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基因測(cè)序儀的FPGA硬件加速模塊：從算法到芯片的革新
基因測(cè)序作為生命科學(xué)的核心技術(shù)，其數(shù)據(jù)處理需求正以指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。以人類(lèi)全基因組測(cè)序?yàn)槔?，二代測(cè)序（NGS）產(chǎn)生的原始數(shù)據(jù)量高達(dá)數(shù)百GB，而三代測(cè)序（如PacBio）的單分子長(zhǎng)讀長(zhǎng)技術(shù)更將數(shù)據(jù)規(guī)模推向TB級(jí)。在此背景下，F(xiàn)PGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）憑借其并行計(jì)算、低功耗和可重構(gòu)特性，成為突破測(cè)序數(shù)據(jù)處理瓶頸的關(guān)鍵工具。
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儲(chǔ)能系統(tǒng)BMS中的FPGA高精度電壓采樣模塊設(shè)計(jì)
在新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)規(guī)?；渴鸬谋尘跋?，電池管理系統(tǒng)（BMS）作為保障電池安全與延長(zhǎng)壽命的核心部件，其電壓采樣精度直接影響SOC估算誤差和過(guò)充保護(hù)可靠性。基于FPGA的高精度電壓采樣模塊，通過(guò)硬件并行處理與動(dòng)態(tài)校準(zhǔn)技術(shù)，將采樣誤差壓縮至±0.5mV以?xún)?nèi)，為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐。
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邊緣數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的FPGA智能網(wǎng)卡設(shè)計(jì)：重構(gòu)低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在邊緣數(shù)據(jù)中心向5G+AIoT場(chǎng)景演進(jìn)的過(guò)程中，傳統(tǒng)網(wǎng)卡架構(gòu)已難以滿(mǎn)足微秒級(jí)時(shí)延與百Gbps帶寬的雙重需求。以FPGA為核心的智能網(wǎng)卡通過(guò)硬件加速與協(xié)議卸載，在蘇州工業(yè)園區(qū)邊緣計(jì)算試點(diǎn)中實(shí)現(xiàn)98.7%的包處理效率提升，為自動(dòng)駕駛、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等場(chǎng)景提供了關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。
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車(chē)路協(xié)同中FPGA實(shí)現(xiàn)的V2X通信加密模塊：國(guó)密算法硬件加速與低延遲處理
在智能交通系統(tǒng)向L4/L5級(jí)自動(dòng)駕駛演進(jìn)的過(guò)程中，車(chē)路協(xié)同（V2X）通信的安全性已成為關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。據(jù)中國(guó)智能交通協(xié)會(huì)2023年報(bào)告，我國(guó)V2X通信設(shè)備滲透率已達(dá)28%，但因安全漏洞導(dǎo)致的交通事故占比仍高達(dá)7.3%。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，基于FPGA的V2X通信加密模塊通過(guò)集成國(guó)密算法硬件加速引擎與低延遲處理架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了每秒萬(wàn)級(jí)消息的實(shí)時(shí)驗(yàn)簽?zāi)芰?，為?chē)路協(xié)同提供了可信的通信基礎(chǔ)。
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量子-經(jīng)典混合計(jì)算中的FPGA控制單元設(shè)計(jì)：量子比特調(diào)控與經(jīng)典數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)協(xié)同
在量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算融合的浪潮中，量子-經(jīng)典混合計(jì)算架構(gòu)成為突破量子糾錯(cuò)、實(shí)時(shí)反饋等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸的核心路徑。FPGA（現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列）憑借其可重構(gòu)性、低延遲和并行處理能力，成為連接量子比特調(diào)控與經(jīng)典數(shù)據(jù)處理的"橋梁"。本文以量子密鑰分發(fā)（QKD）和量子誤差校正（QEC）為典型場(chǎng)景，探討FPGA控制單元如何實(shí)現(xiàn)量子-經(jīng)典系統(tǒng)的實(shí)時(shí)協(xié)同。
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數(shù)據(jù)中心FPGA資源調(diào)度與任務(wù)分配策略：從靜態(tài)分配到動(dòng)態(tài)智能優(yōu)化
在數(shù)據(jù)中心異構(gòu)計(jì)算架構(gòu)中，F(xiàn)PGA憑借其低延遲、高并行性和可重構(gòu)特性，已成為加速金融風(fēng)控、基因測(cè)序等關(guān)鍵任務(wù)的硬件底座。然而，傳統(tǒng)靜態(tài)資源分配方式導(dǎo)致FPGA利用率不足30%，而動(dòng)態(tài)調(diào)度技術(shù)可將資源效率提升至85%以上。本文聚焦數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景下的FPGA資源調(diào)度策略，結(jié)合硬件架構(gòu)與軟件算法實(shí)現(xiàn)性能突破。
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