Xilinx XC4VFX100-FFG1152

Описание

XC4VFX100-FFG1152 — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства Virtex-4 FX производства компании Xilinx (ныне часть AMD). Кристалл FX является наиболее функционально насыщенным в линейке Virtex-4 и ориентирован на приложения, требующие высокой вычислительной мощности, встроенных процессоров и высокоскоростных последовательных интерфейсов.

Обозначение расшифровывается так:

• XC4V — Xilinx Virtex-4
• FX — подсемейство с встроенными блоками PowerPC и RocketIO MGT (Multi-Gigabit Transceivers)
• 100 — логическая ёмкость (≈100 тыс. логических ячеек)
• FFG1152 — корпус Flip-Chip Fine-Pitch BGA, 1152 вывода, с улучшенным теплоотводом ("G" — RoHS совместимое исполнение)

Платформа применяется в телекоммуникационном оборудовании, системах радиолокации, промышленной автоматизации и встраиваемых вычислительных системах с жёсткими требованиями к производительности и надёжности.

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Virtex-4 FX | | Логические ячейки (Logic Cells) | ~94 896 | | Слайсы (Slices) | 42 176 | | Конфигурируемые логические блоки (CLB) | 10 544 | | Таблицы LUT (4-входовые) | 84 352 | | Триггеры (Flip-Flops) | 84 352 | | Блоки Block RAM | 376 (18 Kb каждый) | | Объём Block RAM | ~6,768 Мбит | | Максимум DSP48 Slice | 160 | | Встроенные PowerPC (PPC405) | 2 ядра | | RocketIO MGT | 16 трансиверов (622 Мбит/с – 6.5 Гбит/с) | | Ethernet MAC | 4 (Temac, 10/100/1000) | | Итомных DCM / PLL | 8 DCM | | Пользовательские I/O | до 576 | | Напряжение ядра | 1.2 В | | I/O напряжение | 1.2 – 3.3 В | | Корпус | FFG1152 (Flip-Chip BGA, 35×35 мм) | | Рабочая температура | 0…+85 °C (коммерческая), -40…+100 °C (industrial) | | Потребление (typ.) | ~5-15 Вт в зависимости от нагрузки | | Технология | 90 нм, медные межсоединения |

Основные особенности

• Два встроенных RISC-процессора PowerPC 405 с интегрированными контроллерами APU, JTAG, шиной Processor Local Bus;
• 16 трансиверов RocketIO — до 6.5 Гбит/с для SATA, PCI Express*, Aurora, XAUI и др.;
• XtremeDSP DSP48 slices — аппаратные блоки умножения 18×18 с аккумулятором;
• Аппаратные блоки Ethernet MAC XTEMAC — 4 блока по 10/100/1000 Мбит/с;
• Smart RAM — совмещённая память как Block RAM, так и распределённая (распределённая LUT-RAM);
• Цифровая обработка тактирования (DCM / PLL) для синтеза нужных частот;
• Поддержка Triple DES, AES, System Monitor через System Monitor блок.

Парт-номера (Ordering codes)

Разные исполнения и скорости обозначаются через опциональные суффиксы и группы скорости:

| Парт-номер | Описание | |---|---| | XC4VFX100-10FFG1152C | Commercial, speed grade -10 | | XC4VFX100-11FFG1152C | Commercial, speed grade -11 | | XC4VFX100-12FFG1152C | Commercial, speed grade -12 | | XC4VFX100-10FFG1152I | Industrial (-40…+100°C) | | XC4VFX100-11FFG1152I | Industrial (-40…+100°C) | | XC4VFX100-12FFG1152I | Industrial (-40…+100°C) |

Расшифровка суффиксов:

• -10 / -11 / -12 — группа скорости (чем выше цифра, тем быстрее);
• FFG1152 — тип и размер корпуса;
• C — Commercial (корпус FBGA 35×35, температурный диапазон 0…+85°C);
• I — Industrial;
• возможны префиксы XQ (QML, aerospace) и XA (Xilinx Automotive).

Существует также «extended» версия в упаковках типа FBGA, но она используется реже.

Совместимые (эквивалентные / взаимозаменяемые) модели

Принадлежащие к тому же корпусу FFG1152 или к тому же семейству Virtex-4:

• XC4VFX60-FFG1152 — схожая архитектура, меньше ресурсов;
• XC4VFX140-FFG1152 — тот же FX, больше ресурсов и MGT;
• XC4VLX80, XC4VLX100, XC4VLX160 — серия LX (только логика, без PPC);
• XC4VSX35, XC4VSX55 — серия SX (только DSP и RAM);

Ближайшие аналоги других поколений Xilinx:

• XC5VFX100T-FFG1136 (Virtex-5 FX, миграционный путь);
• XC6VLX130T-FFG1156 (Virtex-6);
• XC7K160T-FFG676 (Kintex-7) — как замена по переносу решений.

Идеологические аналоги (у конкурентов):

• Altera Stratix II EP2S90 / Stratix III EP3SE110 — конкурентный FPGA производитель «ALTERA (Intel)»;
• Lattice LFE2M100 – аналог по ёмкости;
• Microsemi (Actel) ProASIC3 – класс для ответственных применений.

Важно: конструкции «совместимых» кристаллов различных плотностей (XC4VFX60 ↔ XC4VFX100 ↔ XC4VFX140) изготовлены в едином корпусе FFG1152, но не являются pin-to-pin эквивалентами по всем выводам питания и требований к тактированию — проектируя замену, необходимо сверяться с UG-документацией Xilinx.

Применение

• Устройства LTE/5G базовых станций;
• Радарные и навигационные системы;
• Встраиваемые высокопроизводительные вычислители (бортовые, промышленные);
• Задачи видеообработки реального времени с несколькими 10G-канал;
• Средства Defence & Security (исполнения XQ / I-grade).

Первичные документы для проектирования

• DS305 — Virtex-4 Family Overview;
• UG070 — Virtex-4 User Guide;
• UG072 — Virtex-4 Packaging and Pinout Specification;
• Xilinx Answer Records (XAPP) — по SERDES/PPC/Ethernet интеграции.

Если вы готовите замену или делаете PCB-разводку под этот кристалл — скажите конкретнее цель (миграция по серии, drop-in, повышение плотности, запуск на конкретной печатной плате) и я продолжу с пинаутом, рекомендациями по декоплеру и разводке трассировки RocketIO.