Xilinx 7系列FPGA简介--选型参考_xilinx fpga选型

Xilinx-7系列FPGA

主要包括：Spartan®-7、Artix®-7、Kintex®-7、Virtex®-7。其性能、密度、价格也随着系列的不同而提升。和前几代FPGA产品不同的是，7系列FPGA采用的是统一的28nm设计架构，客户在不同子系列的使用方式上是统一的，消除了不同子系列切换使用带来的不便。

Xilinx的四个工艺级别

Xilinx目前主要产品有四个工艺等级，通常情况下，Xilinx的产品每个工艺都会有Spartan、Artix、Kintex和Virtex四个族，如下图所示

内核电压VCCint和工艺的关系

分类介绍

1. Spartan®-7系列

2015年11月，Xilinx推出Spartan®-7 FPGA系列

赛灵思公司今天宣布为成本敏感型应用推出灵活的 I/O 密集型器件——Spartan®-7 FPGA系列。该新型系列器件可满足汽车、消费类电子、工业物联网、数据中心、有线/无线通信和便携式医疗解决方案等多种不同市场领域的连接需求。全新的 Spartan-7 FPGA 将得到免费 Vivado® 设计套件 WebPACK™ 版本以及 Vivado 设计版本和系统版本的支持，能够快速集成和实现。

　　Spartan-7 FPGA 系列采用小型封装却拥有高比例的 I/O 数量，这对成本敏感型市场至关重要。该系列的单位功耗性价比相较前代产品提升多达 4 倍，可提供灵活的连接能力、接口桥接和辅助芯片等功能。

　　赛灵思公司 FPGA 和 SoC 产品管理和市场营销高级总监 Kirk Saban 指出：“赛灵思长期以来通过Spartan系列产品提供低成本最优化解决方案，Spartan-7 FPGA系列的推出再次证明了我们对这一传统市场的承诺，同时也进一步扩展了我们在 I/O 密度、小型化封装和能效等方面连续数代的领先地位。”

　　该最新系列器件将与业界领先的 Vivado 设计套件进行协同优化，提供以 IP 和系统为中心的开发环境，以应对各种成本敏感市场常见的更短开发周期的需求和严格的产品上市时间的压力。Spartan-7 FPGA 系列的推出，将进一步壮大采用台积公司 (TSMC) 28nm HPL 工艺的现有赛灵思 7 系列产品阵营。

Spartan7系列，在xilinx-7系列中，其价格是最低的、实际功耗是最低的、拥有最小的封装尺寸，当然其设计难度是最低的，在一些低端应用场景中中极为合适。

● 速度比 45nm 器件系列快 30%;

● 达到 1.25Gb/s LVDS;

● 高度灵活的软内存控制器支持每秒 25.6Gb 的峰值 DDR3-800 内存带宽;

● 用于集成离散模拟及监控电路的 XADC 与 SYSMON;

● 针对系统 I/O 扩展进行了成本优化;

2. Artix®-7系列

Artix7系列，在xilinx-7系列中，相比较于Spartan7系列增加了DSP功能和串行收发器，当然其逻辑容量也更大，在一些逻辑稍微复杂一些的中低端应用比较广泛。

● 以低功耗、低成本为特色，它比Spartan-6速度快30%，功耗低一半，价格降低35%；

● 利用基于Virtex系列架构的FPGA能够满足成本敏感型、大批量市场的性能要求；

● 利用内置式 Gen1x4 PCI Express® 技术实现3.75Gpbs 串行连接功能；

● 丝焊芯片级BGA封装，实现了小型化和低成本；

● 能满足电池供电的便携式超声波设备的低功耗高性能需求；

● 能满足商用数码相机镜头控制的小型、低功耗要求；

● 能满足军用航空电子和通信设备严格的 SWAP-C(大小、重量、功耗和成本)要求；

● 尺寸、重量和功耗特性都特别符合手持式应用的要求，如便携式超声波、数字照相机控制和软件定义无线电；

3. Kintex®-7系列

Kintex7系列,在xilinx-7系列中，可以说拥有最佳的性价比，无论是逻辑容量还是硬核数量，都能满足中低端、甚至部分中高端应用需求。

● 标榜业界最高系统性能和容量，密度达到200万个逻辑单元，比所有以前和现有的FPGA高出2.5倍;

● 与Virtex-6相比，Virtex-7的系统性能番了一倍，功耗降低一半，速度提升了30%，是7系列中最高端的子系列;

● 可提供诸如大批量 10G 光学有线通信设备等各种应用所需的高性能 10.3Gbps 或低成本优化的 6.5Gbps 串行连接性、存储器和逻辑性能;

● 实现了信号处理性能、功耗和成本的最佳平衡，能支持长期演进 (LTE) 无线网络部署，满足新一代高清 3D 平板显示器严格的功耗和成本要求;

● 提供新一代广播视频点播系统所需的性能和带宽;

● 10.3125Gbps 串行连接功能和内置式 Gen2x8 PCI Express 技术;

● 丰富的块存储器和 DSP 资源，是无线 LTE 基础设施设备、LED 背光和 3D 数字视频显示器、医学成像与航空电子成像系统的理想之选;

4. Virtex®-7系列

Virtex7系列，在xilinx-7系列中，是顶尖的存在，可以说是顶配型号，高端应用中王者，如果在低端应用中使用，那么必定是大材小用！

● 树立了全新的业界性能基准;

● 与Virtex-6 器件相比，系统性能提高一倍，功耗降低一半，信号处理能力提升 1.8 倍，I/O 带宽提升 1.6 倍，存储器带宽提升 2 倍;

● 是业界密度最高的 FPGA，多达2百万个逻辑单元实现了突破性容量;

● 采用 EasyPath-7 器件，无需任何设计转换就能确保将成本降低 35%;

● 支持 400G 桥接和交换结构有线通信系统，是全球有线基础设施的核心;

● 支持高级雷达系统和高性能计算机系统，能够满足单芯片 TeraMACC 信号处理能力的要求以及新一代测试测量设备的逻辑密度、性能和 I/O 带宽要求;

● 实现新一代 100GE 线卡、300G 桥、兆兆位级交换机结构、100G OTN 波长转换器、雷达和 ASIC 仿真。

对比介绍

1. Xilinx-7系列FPGA的DSP资源柱状图

2. Xilinx-7系列FPGA的Block RAM资源柱状图

 行业优势

　　航空航天和军用产品
　　7系列 FPGA 利用更高的集成度和信号处理能力极大地降低了功耗，从而为雷达、军事通信和高级成像系统提供了 SWAP-C 优势。
　　a.航空电子
　　Kintex-7 FPGA 的高性价比增强了飞机视频数据总线系统的 SWAP-C 优势。
　　b.雷达
　　Virtex-7 FPGA 削减了面向便携式雷达系统的 SWAP-C。
　　 广播
　　Kintex-7 FPGA 为主流设计带来了 10Gbps 的串行连接功能，实现了新一代数字视频分配系统。
　　a.Video-over-IP 网关
　　Kintex-7 FPGA 为远距离 WAN 传送实现了串行数字接口(SDI)协议与 IP 技术的经济型、低功耗桥接，从而能够利用标准 IP 网络连接本地录播室/现场活动、广播设施和卫星上行站。
　　 消费类
　　Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 支持主流和新兴串行协议，实现了功耗和成本优势，是极具吸引力的 ASIC 和 ASSP 替代品。可重编程性实现了高级图像增强算法的快速应用和在各种最终产品价格上的特性差异化。
　　a.LED 背光平板显示器和 3DTV
　　Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 提供的功能使得平板显示器制造商能够提高图像质量、降低功耗和削减成本。为 LED 背光控制器实现了复杂的局部调光和照明补偿算法。生产具有不同的 LED 区域数量和 LED 布局的直接型照明显示器，同时调整照明以便与不同供应商生产的面板的物理特性相匹配。为显示器添加 3D 功能。
　　b.高端消费类数码单反相机
　　Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 实现了低功耗、低成本和小型化，使得高端消费类数码单反相机制造商能够在自动对焦镜头内实现控制功能，以及在照相机机身控制器/图像处理 ASIC 内迅速部署增强功能。
　　 医疗
　　Kintex FPGA 实现了高性能、低功耗和小型化，可用于多种医疗设备。通过7系列统一架构，工程师能够迅速调整设计以满足不同的市场和应用要求。
　　a.便携式超声波
　　在芯片级封装内实现的高 I/O 带宽和 144GMACS 的 DSP 处理性能让 Kintex-7 70T FPGA 成了前端和后端超声波处理的理想之选。设计者可以采用完全可编程的128通道超声波设计，它可以升至196或256通道以便实现高端手推式解决方案，或者降至64或32通道以便实现手持式尺寸
　　 有线通信
　　7系列 FPGA 专为最高带宽和最低功耗而设计，能够满足网络设备对带宽的不断渴求。在不超出现有功耗和冷却面积的前提下升级硬件以实现容量提升。
　　a.100GE 线卡
　　Virtex-7 FPGA 提供了适当的 I/O、存储器和逻辑组合，实现了新型线卡的单 FPGA 设计，提高了带宽
　　b.300G Interlaken 桥接
　　Virtex-7 XT FPGA 的延伸功能有助于实现基础设施升级，这些器件为 MAC-NPU、NPU-开关和 NPU-TCAM 之间的 Interlaken 行业标准桥接提供了高达 1.9Tbps 的带宽。
　　 无线通信
　　Kintex-7 FPGA 专为最低功耗和经济型信号处理而设计，提供了符合无线基础设施 DSP 密集型要求的功能组合，通过成本优化的封装和在单个 FPGA 内整合多种功能实现了低成本解决方案。
　　a.多模无线电
　　Kintex-7 FPGA 能够帮助您降低成本和功耗，提供可升级平台，以及支持多种空中接口标准
　　b.LTE 基带
　　Kintex-7 FPGA 提供了最高的性价比，所以设计者能够满足通用平台内 LTE 基带处理严苛的延迟要求。

3. Xilinx-7系列FPGA的高速串行收发器资源柱状图

 

4. Xilinx-7系列FPGA的I/O资源柱状图

命名规则

 行业优势
　　航空航天和军用产品
　　7系列 FPGA 利用更高的集成度和信号处理能力极大地降低了功耗，从而为雷达、军事通信和高级成像系统提供了 SWAP-C 优势。
　　a.航空电子
　　Kintex-7 FPGA 的高性价比增强了飞机视频数据总线系统的 SWAP-C 优势。
　　b.雷达
　　Virtex-7 FPGA 削减了面向便携式雷达系统的 SWAP-C。
　　 广播
　　Kintex-7 FPGA 为主流设计带来了 10Gbps 的串行连接功能，实现了新一代数字视频分配系统。
　　a.Video-over-IP 网关
　　Kintex-7 FPGA 为远距离 WAN 传送实现了串行数字接口(SDI)协议与 IP 技术的经济型、低功耗桥接，从而能够利用标准 IP 网络连接本地录播室/现场活动、广播设施和卫星上行站。
　　 消费类
　　Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 支持主流和新兴串行协议，实现了功耗和成本优势，是极具吸引力的 ASIC 和 ASSP 替代品。可重编程性实现了高级图像增强算法的快速应用和在各种最终产品价格上的特性差异化。
　　a.LED 背光平板显示器和 3DTV
　　Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 提供的功能使得平板显示器制造商能够提高图像质量、降低功耗和削减成本。为 LED 背光控制器实现了复杂的局部调光和照明补偿算法。生产具有不同的 LED 区域数量和 LED 布局的直接型照明显示器，同时调整照明以便与不同供应商生产的面板的物理特性相匹配。为显示器添加 3D 功能。
　　b.高端消费类数码单反相机
　　Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 实现了低功耗、低成本和小型化，使得高端消费类数码单反相机制造商能够在自动对焦镜头内实现控制功能，以及在照相机机身控制器/图像处理 ASIC 内迅速部署增强功能。
　　 医疗
　　Kintex FPGA 实现了高性能、低功耗和小型化，可用于多种医疗设备。通过7系列统一架构，工程师能够迅速调整设计以满足不同的市场和应用要求。
　　a.便携式超声波
　　在芯片级封装内实现的高 I/O 带宽和 144GMACS 的 DSP 处理性能让 Kintex-7 70T FPGA 成了前端和后端超声波处理的理想之选。设计者可以采用完全可编程的128通道超声波设计，它可以升至196或256通道以便实现高端手推式解决方案，或者降至64或32通道以便实现手持式尺寸
　　 有线通信
　　7系列 FPGA 专为最高带宽和最低功耗而设计，能够满足网络设备对带宽的不断渴求。在不超出现有功耗和冷却面积的前提下升级硬件以实现容量提升。
　　a.100GE 线卡
　　Virtex-7 FPGA 提供了适当的 I/O、存储器和逻辑组合，实现了新型线卡的单 FPGA 设计，提高了带宽
　　b.300G Interlaken 桥接
　　Virtex-7 XT FPGA 的延伸功能有助于实现基础设施升级，这些器件为 MAC-NPU、NPU-开关和 NPU-TCAM 之间的 Interlaken 行业标准桥接提供了高达 1.9Tbps 的带宽。
　　 无线通信
　　Kintex-7 FPGA 专为最低功耗和经济型信号处理而设计，提供了符合无线基础设施 DSP 密集型要求的功能组合，通过成本优化的封装和在单个 FPGA 内整合多种功能实现了低成本解决方案。
　　a.多模无线电
　　Kintex-7 FPGA 能够帮助您降低成本和功耗，提供可升级平台，以及支持多种空中接口标准
　　b.LTE 基带
　　Kintex-7 FPGA 提供了最高的性价比，所以设计者能够满足通用平台内 LTE 基带处理严苛的延迟要求。