Xilinx7系FPGA总览
本⽂转载⾃:
转载说明:关于7系列FPGA的认识,这篇⽂章写的还是⽐较好的,虽说数据⼿册上都有,但是不是每个⼈都有功夫去看的,这样看起来,这篇博⽂就很有意义,对7系列FPGA有⼀个总体的认识。最后谢谢原⽂作者。
1.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。
其中45nm⼯艺的产品只有Spartan6还在“苦苦⽀撑”,其余产品均已“下架”,随着今年(2017年)5⽉11⽇Xilinx官⽅宣布
Spartan7进⼊量产阶段,Spartan6的⽣命已经进⼊了倒计时阶段。
28nm⼯艺的7系列芯⽚是Xilinx⽬前主推的产品,本⽂就是对该系列的产品进⾏⼤致的介绍。
另外,尽管早在⼀年多以前的2016年10⽉13⽇,Xilinx官⽅就已经宣布了16nm的FPGA已经进⼊了量产阶段,但是到现在为⽌,20nm 和16nm⼯艺的FPGA还是只存在与“传说中”。
2.Virtex、Kintex、Artix和Spartan
Virtex系列的器件不仅代表着Xilinx的最⾼⽔准,往往也是整个FPGA业界最好的器件。这个系列的器件⼀般应⽤于⾼速联⽹
(10G~100G)、便携雷达和ASIC原型验证等领域,这些领域的特点是对资源数量性能要求⾼,但是对功耗和成本不怎么敏感。
Kintex系列器件相对于Virtex系列器件在成本和功耗上做出了⼀定程度的让步,在成本、性能和功耗之间达成了⼀个相对⽐较好的平衡,但是成本依旧⽐较⾼。Kintex器件⼀般应⽤于3G/4G⽆线通信、显⽰和Video IO Over等领域。
Artix系列器件在尽可能不降低性能和资源数量的情况下⼤幅降低了器件成本,国内医疗设备和军⼯⾏业⽤这个系列器件⽤的⽐较多。
Spartan系列器件的性能和资源数量都远不如前⾯三个系列,但是胜在价格便宜,所以这个系列的器件在消费电⼦、汽车电⼦和⼯业领域的应⽤相对⽐较⼴泛。值得⼀提的是,Spartan系列器件的性能要⽐友商Altera的Cyclone系列(跟Spartan对标)⾼出不少,⽐如
说,Spartan6是⽀持DDR3的,但是在其之后很晚才⾯试的Cyclone10全系类都不⽀持DDR3。
3.Xilinx器件的订货编号(⼚商编号)
FPGA器件表⾯有⼀⾏很长的有字母和数字组成的字符串,这个是Xilinx的订货编号,我习惯称之为⼚商编号。7系列各族FPGA的⼚商编号具体含义如下图所⽰:
从上图中可以看出,除Spartan系列器件的⼚商编号是由⼗个字段组成之外,其余三个系列的⼚商编号都由9个字段组成。
四个系列器件的左数第⼀段编码都是"XC",这俩字符表⽰该器件是Xilinx⽣产的商业级器件,另外还有军品级和宇航级,不过这俩等级国内不太可能通过正规渠道购买;
左数第⼆个字段代表该器件属于Xilinx的第⼏代器件,7系列的这个字段都是7;
宝马7系图片
左数第三个字段代表该器件属于哪个族,S代表Spartan、A代表Artix、K代表Kintex、V代表Virtex;
左数第四个字段,实际器件上印的是⼀位或多位阿拉伯数字,这个数字乘以1000就是该器件⼤致的资源数量,只是⼤致,并不准确;
左数第五个字段⽤于表⽰该器件的速度等级,-3最⾼,-1最低,带L的表⽰该器件是低功耗器件(低功耗器件的供电电压⽐普通器件更低)。这个参数是⼚商对芯⽚测试筛选后印到芯⽚上的,是⼀个经验值。该值越⼤,表⽰Block RAM和⾼速IO等资源的最⼤时钟越⾼,因此在进⾏设计时需要慎重考虑该数值。
接下来,Spartan器件的第六道九四个字段和其余三个族的器件的第六到⼋个字段是该器件的封装信息,这⼏个字段⾥最后⼀个字段的数字代表该器件的引脚总数(跟⽤户引脚数有区别),另外⼏个两
三个字段的含义就不是很明⽩了。
最后⼀个字段表⽰该器件的温度等级,国内⽐较常见的是C和I;C代表商业级(Commercial),可以在0℃到85℃下正常运⾏;I代表⼯业级(Industrial),可以在-40℃到100℃下正常运⾏。另外两个等级,对我⽽⾔还是只存在于“传说中”。
4. 7系列FPGA内部资源概况
下图是7系列FPGA各族资源的简单对⽐。
下⾯⼀系列图⽚是各族FPGA资源概览,其中的IO资源是按最⼤封装标出来的,各个器件实际IO资源后⾯会放。
从上⾯的四张图⽚中可以看出,Virtex7跟另外三个族都不在⼀个画风上,最⼩逻辑单元(Logic Cell)数是330K个,另外三个族最⼤逻辑单元数量分别是480K/
Kintex7看着⽼⼤默默安慰⾃⼰:好⽍咱全型号都配备了GTX,没事,没事;Artix7哭晕在了厕所⾥,都是⼀个妈⽣的,差距怎么就那么⼤尼?Spartan7已经陷⼊了绝望的深渊:马丹,为啥不给我配PCIe和⾼速收发器,Spartan6还有个“T”呢,⽼纸的T呢?!T呢?!
值得⼀提的是,7系列FPGA上集成了⼀个ADC模块,就是那个“XADC Blocks”,这玩意不仅可以从引脚采集电压值,还能监控⾃⾝的供电电源,虽说这玩意在CPU和MCU上不是啥新鲜玩意,但是在FPG
A上还是蛮新奇的,起码对我⽽⾔是。
注意看Virtex7那张图下⾯第1条和第6条Notes,Virtex7还细分了Virtex7T、Virtex7XT和Virtex7HT。
5. 7系列FPGA IO资源和⾼速收发器资源概况
下⾯⼀系列图⽚是不同封装FPGA的IO资源和⾼速收发器资源表: