Xilinx XCS20XL-4VQ100C — описание и характеристики

Общее описание

XCS20XL-4VQ100C — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства Spartan-XL компании Xilinx (ныне AMD). Семейство Spartan-XL представляет собой улучшенную версию оригинального Spartan, оптимизированную по потребляемой мощности и быстродействию. Микросхемы этого семейства широко применялись в телекоммуникационном оборудовании, промышленной автоматике, встраиваемых системах и устройствах обработки сигналов конца 1990-х — начала 2000-х годов.

Расшифровка обозначения

• XCS — Xilinx Spartan (XL-серия)
• 20 — эквивалентная ёмкость ~20 000 системных вентилей
• XL — eXtra Low power (низкое энергопотребление)
• -4 — скоростная категория (speed grade)
• VQ100 — тип корпуса: Very thin Quad Flat Pack, 100 выводов
• C — коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C)

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Spartan-XL | | Системных вентилей (макс.) | ~20 000 | | Логических ячеек (CLB) | 400 | | Триггеров/защёлок | 784 | | Макс. пользовательских I/O | 77 | | Блоков RAM | отс. (нет отдельной блочной памяти) | | Конфигурируемая память | 12 800 бит (distributed RAM) | | Эквивалентные логические элементы | 9 528 | | Напряжение ядра (VCCINT) | 2,5 В ± 0,2 В | | Напряжение I/O (VCCIO) | 3,3 В | | Совместимость уровней | 5 В tolerant (LVTTL, LVCMOS) | | Корпус | VQFP-100 (14×14 мм) | | Количество выводов | 100 | | Speed Grade | -4 | | Рабочая температура | 0 … +70 °C (коммерческий диапазон) | | Рекоменд. макс. тактовая частота | ~178 МГц (в зависимости от реализации) | | Технология | КМОП, ~0,35 мкм | | Потребление (тип.) | низкое (XL-серия оптимизирована) |

Конфигурирование

• Загрузка конфигурации: последовательная (PROM XC17xxx), параллельная, от внешнего контроллера (Master/Slave Serial, Express, SelectMAP)
• TypeFlash/EEPROM начального поколения (Xilinx XC1700-серия)
• Возможность динамического реконфигурирования

Дополнительные функции

• IEEE 1149.1 (JTAG) boundary scan
• Внутренние pull-up резисторы на I/O
• Совместимость с PCI (медленные реализации)
• Distributed SelectRAM

Парт-номера (аналогичные обозначения)

Для данной микросхемы используется один полный артикул:
XCS20XL-4VQ100C

Родственные парт-номера того же кристалла в различных исполнениях:

• XCS20XL-4VQ100I — индустриальный диапазон (-40…+85 °C)
• XCS20XL-4VQG100C — вариант корпуса VQFP с не содержанием свинца (Pb-free; суффикс «G»)
• XCS20XL-4VQG100I — Pb-free, индустриальный
• XCS20XL-4PQ208C / -5PQ208C — корпус PQFP-208, разные speed grades
• XCS20XL-4TQ144C / I — корпус TQFP-144
• XCS20XL-4CS144C / I — корпус Chip Scale BGA-144
• XCS20XL-4BG256C / I — «low-profile» BGA-256
• XCS20XL-5VQ100C / I — более быстрый grade -5 в том же корпусе
• XCS20XL-6VQ100C — top speed grade

Числовой суффикс «-4», «-5», «-6» указывает speed grade; «C» — commercial, «I» — industrial.

Совместимые модели / аналоги

Совместимые по разъёму и функционально:

• Полностью программно-совместимая серия XCS10 / XCS20 / XCS30 / XCS40 всей линейки Spartan-XL (тот же набор инструментов и pin-incompatible, но pinout отлича):
• XCS10XL VQ100
• XCS30XL VQ100 (пин-совместимые только частично; логически — на совместимости по проекту)
• XCS40XL (только BGA/PGA, не VQ100)

Эквивалентные аналоги (технически близкие продукты того времени):

• Altera ACEX EP1K, FLEX 10K, и FLEX 8000/7000 — класс programmable logic comparable
• Lattice ispLSI / Mach (в другой проект-нише)
• Xilinx Spartan-3 (XCS...‑XL не pin-to-pin, но заменяется при переразводке!)
  Несмотря на численные наименования, прямой замены XCS20XL на Spartan-3 без переделки платы нет, требуется перепроектирование.

Пример программного использования

ИС программировалась в среде Xilinx Foundation Series, Xilinx ISE (более старые версии — до ~ISE 6.x / 10.x). Поддержка в современном Vivado отсутствует — проекты мигрироваются на новую серию Spartan с помощью устаревших ISE (Access to legacy versions).

Обратите внимание: это старая, в настоящее время Not Recommended for New Designs (NRND) микросхема; производство и складские запасы ограничены, архитектурное обновление — Spartans-6/7 с сопоставимым количеством логических ресурсов. Будет ли полезна замена для конкретного проекта напрямую, зависит от схемотехники и speed-critical циклов.