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引言:本文介绍下Xilinx 7系列FPGA功功能特性、资源特性、封装兼容性以及如何订购器件。
Xilinx®7系列FPGA由四个FPGA系列组成,可满足一系列系统需求,从低成本、小尺寸、成本敏感的大容量应用到最苛刻的高性能应用的超高端连接带宽、逻辑容量和信号处理能力。7系列FPGA包括:
•Spartan®-7系列:针对低成本、最低功耗和高I/O性能进行了优化。可提供低成本、非常小的外形尺寸封装,以实现最小的PCB尺寸。
•Artix®-7系列:针对需要串行收发器、高DSP和逻辑吞吐量的低功耗应用进行了优化。为高吞吐量、成本敏感的应用程序提供最低的物料清单总成本。
•Kintex®-7系列:优化以获得最佳性价比,与上一代相比提高了两倍,实现了新型FPGA。
•Virtex®-7系列:针对最高的系统性能和容量进行了优化,系统性能提高了两倍。通过堆叠式硅互连(SSI)技术实现的最高性能设备。
•高级高性能FPGA逻辑,6输入查找表(LUT)技术;
•36Kb双端口块RAM,内置FIFO逻辑,用于片上数据缓冲;
•高性能SelectIO™技术,支持高达1866Mb/s的DDR3接口;
•具有内置千兆收发器的高速串行连接,从600Mb/s到最高6.6Gb/s,最高28.05Gb/s,提供了一种特殊的低功耗模式,针对芯片间接口进行了优化;
•用户可配置模拟接口(XADC),包含双12位1MSPS模数转换器和片上热传感器和电源传感器;
•具有25x18乘法器、48位累加器和前置加法器的DSP片,用于高性能滤波,包括优化的对称系数滤波;
•强大的时钟管理(CMT),结合锁相环(PLL)和混合模式时钟管理器(MMCM)块,实现高精度和低抖动;
•使用MicroBlaze™处理器快速部署嵌入式处理;
•用于PCI Express®(PCIe)的集成块,最多可用于x8 Gen3端点和根端口设计;
•多种配置选项,包括支持商品存储器、具有HMAC/SHA-256身份验证的256位AES加密以及内置SEU检测和校正;
•低成本、引线键合、裸片倒装芯片和高信号完整性倒装芯片封装,可在同一封装中的家族器件之间轻松迁移;
•设计用于28nm、HKMG、HPL工艺、1.0V核心电压工艺技术和0.9V核心电压选项的高性能和最低功率,从而实现更低的功率。
表1:7系列FPGA性能资源比较
1.以分布式RAM的形式提供的附加存储器。
2.峰值DSP性能是基于对称滤波器实现的。
3.基于微控制器预设的峰值MicroBlaze CPU性能。
表2:Spartan-7 FPGA特性概述
1.每个7系列FPGA片包含四个LUT和八个触发器;只有一些切片可以使用它们的LUT作为分布式RAM或SRL。
2.每个DSP片包含一个预加法器、一个25 x 18乘法器、一个加法器和一个累加器。
3.块RAM的大小基本上是36Kb;每个块也可以用作两个独立的18Kb块。
4.每个CMT包含一个MMCM和一个PLL。
5.不包括配置Bank0。
表3:Spartan-7 FPGA器件封装组合和最大I/O
1.HR=高范围I/O,支持1.2V到3.3V的I/O电压。
表4:Artix-7 FPGA特性概述
1.每个7系列FPGA片包含四个LUT和八个触发器;只有一些切片可以使用它们的LUT作为分布式RAM或SRL。
2.每个DSP片包含一个预加法器、一个25 x 18乘法器、一个加法器和一个累加器。
3.块RAM的大小基本上是36Kb;每个块也可以用作两个独立的18Kb块。
4.每个CMT包含一个MMCM和一个PLL。
5.用于PCI Express的Artix-7 FPGA接口块支持高达x4 Gen 2。
6.不包括配置Bank0。
7.此数字不包括GTP收发器。
表5:Artix-7 FPGA器件封装组合和最大I/O
1.列出的所有封装均为无铅封装(SBG、FBG、FFG除外15)。有些封装有Pb选项。
2.FGG484和FBG484中的设备是封装兼容的。
3.FGG676和FBG676中的器件是封装兼容的。
4.CP、CS、FT和FG封装中的GTP收发器支持高达6.25 Gb/s的数据速率。
5.HR=高范围I/O,支持1.2V到3.3V的I/O电压。
表6:Kintex-7 FPGA特性概述
1.每个7系列FPGA片包含四个LUT和八个触发器;只有一些切片可以使用它们的LUT作为分布式RAM或SRL。
2.每个DSP片包含一个预加法器、一个25 x 18乘法器、一个加法器和一个累加器。
3.块RAM的大小基本上是36Kb;每个块也可以用作两个独立的18Kb块。
4.每个CMT包含一个MMCM和一个PLL。
5.Kintex-7 FPGA接口块,用于PCI Express,最高支持x8 Gen 2。
6.不包括配置Bank0。
7.此数字不包括GTX收发器。
表7:Kintex-7 FPGA器件封装组合和最大I/O
1.列出的所有封装均为无铅封装(FBG、FFG除外15)。有些封装有Pb选项。
2.FBG676和FFG676中的设备是封装兼容的。
3.FBG900和FFG900中的设备与封装外形兼容。
4.FB封装中的GTX收发器支持以下最大数据速率:FBG484中的10.3Gb/s;在FBG676和FBG900中为6.6Gb/s。有关详细信息,请参阅Kintex-7 FPGA数据表:直流和交流开关特性(DS182)。
5.HR=高范围I/O,支持1.2V到3.3V的I/O电压。
6.HP=高性能I/O,支持1.2V到1.8V的I/O电压。
表8:Virtex-7 FPGA功能概述
1.每个7系列FPGA片包含四个LUT和八个触发器;只有一些切片可以使用它们的LUT作为分布式RAM或SRL。
2.每个DSP片包含一个预加法器、一个25 x 18乘法器、一个加法器和一个累加器。
3.块RAM的大小基本上是36Kb;每个块也可以用作两个独立的18Kb块。
4.每个CMT包含一个MMCM和一个PLL。
5.用于PCI Express的Virtex-7 T FPGA接口块支持高达x8 Gen 2。用于PCI Express的Virtex-7 XT和Virtex-7HT接口块最多支持x8 Gen 3,XC7VX485T设备除外,它支持x8 Gen2。
6.不包括配置Bank0。
7.此数字不包括GTX、GTH或GTZ收发器。
8.超级逻辑区域(SLR)是使用SSI技术的FPGA的组成部分。Virtex-7 HT设备使用SSI技术将单反与28.05 Gb/s收发器连接起来。
表9:Virtex-7 FPGA器件封装组合和最大I/O
1.列出的所有封装均为无铅封装(FFG、FHG、FLG除外15)。有些封装有Pb选项。
2.FFG1761和FHG1761中的设备是封装兼容的。
3.HR=高范围I/O,支持1.2V到3.3V的I/O电压。
4.HP=高性能I/O,支持1.2V到1.8V的I/O电压。
表10:Virtex-7 FPGA器件封装组合和最大I/O-续
1.列出的所有封装均为无铅封装(FFG、FLG除外15)。有些封装有Pb选项。
2.FFG1926和FLG1926中的设备是封装兼容的。
3.FFG1928和FLG1928中的设备与封装外形兼容。
4.FFG1930和FLG1930中的设备是封装兼容的。
5.HP=高性能I/O,支持1.2V到1.8V的I/O电压。
表11:Virtex-7 HT FPGA器件封装组合和最大I/O
1.列出的所有封装都是无铅的,豁免15。有些封装有Pb选项。
2.HP=高性能I/O,支持1.2V到1.8V的I/O电压。
表12显示了不同设备系列中可用的速度和温度等级。有些设备可能不适用于所有速度和温度等级。
表12:7系列速度等级和温度范围
Spartan-7 FPGA的订购信息如图1所示。有关设备标记的更详细说明,请参阅UG475,7系列FPGA的封装和引出线的封装标记部分。
图1:Spartan-7 FPGA订购信息
1) -L1是低功率、-1L速度等级的订购代码。
如图下图所示,Artix-7、Kintex-7和Virtex-7 FPGA订购信息适用于包括Pb Free在内的所有封装。有关设备标记的更详细说明,请参阅UG475,7系列FPGA的封装和引出线的封装标记部分。
图2:Artix-7、Kintex-7和Virtex-7 FPGA订购信息
1) -L1是低功率、-1L速度等级的订购代码。
2) -L2是低功率、-2L速度等级的订购代码。
3) -G2是具有更高性能收发器的-2速度级设备的订购代码。
4) 某些封装名称与该封装上的引脚数不完全匹配。有关封装详细信息,请参阅UG475:7系列FPGA封装和引出线用户指南。
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