Xilinx XCV200E-6FG456C

Отличный выбор! Xilinx XCV200E-6FG456C — это классический и мощный FPGA своего времени, представитель знаменитого семейства Virtex-E. Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание

XCV200E — это FPGA из семейства Virtex-E, которое стало значительным шагом вперед по сравнению с оригинальным Virtex. Семейство "Enhanced" (E) было построено на 0.18 мкм технологическом процессе и предлагало существенно больше ресурсов, более высокую производительность и расширенные функции, такие как встроенные блоки умножения и улучшенная система тактирования.

Основное назначение: Сложные логические схемы, прототипирование ASIC, цифровая обработка сигналов (DSP), телекоммуникационное оборудование (сетевые процессоры, коммутаторы), высокопроизводительные вычисления, сложные системы управления.

Расшифровка партномера: XCV200E-6FG456C

• X: Серия Xilinx.
• CV: Virtex.
• 200: Примерное количество системных вентилей (в тысячах). Важно: Это маркетинговый показатель. Реальные логические ресурсы ниже.
• E: Семейство Virtex-E (Enhanced).
• -6: Скоростная градация. -6 — самая быстрая в этом семействе (максимальная частота работы внутренней логики).
• F: Тип корпуса. FG = Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA).
• G: Диапазон рабочих температур. G = Commercial (0°C to +85°C). Есть также I (Industrial, -40°C to +100°C).
• 456: Количество выводов в корпусе (456 контактов).
• C: Технология корпуса. C = RoHS-совместимый, без свинца (Pb-free).

Ключевые технические характеристики

1. Логические ресурсы

• Логические ячейки (CLBs): 4,928
  • Каждый CLB содержит 4 среза (Slices).
  • Каждый Slice содержит две 4-входовые LUT (таблицы поиска), две триггерные ячейки и логику переноса.
• Эквивалентные системные вентили: ~200,000 (номинально).
• Триггеры (Flip-Flops): 19,712

2. Встроенная память (Block RAM)

• Количество блоков RAM: 56
• Размер каждого блока: 4,096 бит (4Kb)
• Общий объем RAM: 56 x 4Kb = 224 Kбит (28 Кбайт)
• Блоки RAM могут быть сконфигурированы как однопортовые или двухпортовые памяти различных размеров (до 4096x1, 2048x2, 1024x4, 512x8, 256x16).

3. Встроенные арифметические ядра (DSP)

• Умножители 18x18: 56 (по одному на каждый блок RAM).
• Эти жесткие (dedicated) блоки позволяют выполнять высокопроизводительные операции умножения и сложения/вычитания без загрузки логических ячеек, что критически важно для DSP-приложений.

4. Система тактирования и управления задержками (DCM)

• Цифровые блоки управления тактированием (DCM): 4
• Функции: Умножение/деление частоты, сдвиг фазы (с точностью до 1% от периода тактового сигнала), устранение сквозной задержки (Deskew).

5. Ввод/вывод (I/O)

• Максимальное количество пользовательских I/O: 284 (в корпусе 456, часть контактов — питание, земля, конфигурация).
• Стандарты ввода/вывода: Поддержка множества стандартов (LVTTL, LVCMOS 3.3V/2.5V, PCI 33MHz, GTL/GTL+, HSTL, SSTL).
• Напряжение банков I/O: 3.3V (основное), с поддержкой смешанных напряжений на разных банках.

6. Производительность

• Максимальная внутренняя частота: Может превышать 200 МГц (зависит от сложности проекта и пути распространения сигнала). Градация -6 обеспечивает лучшую производительность.
• Пропускная способность блоков RAM: Высокая, с доступом за 1 такт.

7. Технология и питание

• Техпроцесс: 0.18 мкм
• Напряжение ядра (Vccint): 1.8V
• Напряжение ввода/вывода (Vcco): 3.3V (программируемое на уровне банка).
• Потребляемая мощность: Зависит от дизайна, частоты и используемых ресурсов. Для проектов средней сложности может составлять 1-2 Вт.

8. Конфигурация (Программирование)

• Поддерживает различные режимы загрузки конфигурации: SelectMAP, Master/Slave Serial, Boundary Scan (JTAG, IEEE 1532/1149.1).
• Конфигурация хранится во внешней энергонезависимой памяти (PROM, Flash) и загружается в FPGA при включении.

Совместимые и альтернативные модели (Парт номера)

Совместимость следует рассматривать в нескольких аспектах:

1. Прямые аналоги в том же семействе (Virtex-E) с разными параметрами:

• По размеру (логической емкости):
  • Меньшие: XCV50E, XCV100E, XCV150E
  • Большие: XCV300E, XCV400E, XCV600E, XCV1000E, XCV1600E, XCV2000E, XCV2600E, XCV3200E
• По скорости (градация): -8 (медленнее), -7 (средняя), -6 (максимальная).
• По корпусу: FG256, FG680, BG432, BG560, BG728, HQ240 и др. (важен шаг выводов и количество I/O).
• По температуре: C (Commercial) или I (Industrial).

Примеры партномеров того же уровня:

• XCV200E-7FG456C — такая же модель, но с более низкой скоростной градацией.
• XCV200E-6BG432C — такая же модель и скорость, но в корпусе с 432 выводами (меньше пользовательских I/O).
• XCV400E-6FG456C — модель большего размера в том же корпусе (пин-ту-пин совместимость по выводам питания и конфигурации, но не по пользовательским I/O! Требуется проверка pinout).

2. Совместимые по архитектуре (для миграции дизайна):

• Более новое семейство — Virtex-II: Архитектурно эволюционировало из Virtex-E. Имеет больше ресурсов, лучшую производительность (0.15/0.12 мкм), встроенные 18x18 умножители и блоки RAM большего размера. Не является прямым drop-in replacement, требуется адаптация проекта и платы.
• Более старое семейство — оригинальный Virtex: Virtex-E обратно совместим по конфигурации с оригинальным Virtex (с некоторыми оговорками), но имеет дополнительные ресурсы.

3. Современные альтернативы (от Xilinx/AMD):

Для новых разработок эта микросхема считается устаревшей (Obsolete). Рекомендуемые современные аналоги, которые превосходят ее по всем параметрам:

• Spartan-6 (45 нм): Более доступный по цене, низкое энергопотребление. Аналогом по ресурсам может быть XC6SLX150.
• Artix-7 (28 нм): Оптимальное соотношение цена/производительность/энергопотребление. Аналогом по ресурсам может быть XC7A200T.
• Kintex-7 (28 нм): Высокая производительность и богатые ресурсы для среднего сегмента. Аналогом может быть XC7K160T.
• Современные Virtex (Ultrascale+): Для самых требовательных применений.

Важное примечание

Микросхемы семейства Virtex-E сняты с производства и переведены в статус EOL (End-of-Life). Их приобретение возможно только на вторичном рынке (у поставщиков остатков, на аукционах). Для новых проектов настоятельно рекомендуется выбирать современные семейства.