Xilinx XC4005-5PQ208C — описание и характеристики

Общее описание

XC4005-5PQ208C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Xilinx XC4000, одного из самых массовых семейств FPGA компании Xilinx (ныне AMD). Семейство XC4000 было представлено в начале 1990-х годов и стало важной вехой в развитии FPGA — именно в нём появились такие новшества, как распределённая память, гибкая маршрутизация и поддержка синхронного дизайна.

Микросхема выполнена по КМОП-технологии (SRAM-based), конфигурируется при включении питания загрузкой битстрима из внешней памяти (PROM/Flash) или от контроллера. Не является энергонезависимой — конфигурация теряется при отключении питания.

Расшифровка обозначения

| Часть | Значение | |-------|----------| | XC | Xilinx CPLD/FPGA (Commercial grade) | | 4005 | Модель семейства XC4000 (логическая ёмкость) | | -5 | Скоростной класс (5 — самый быстрый в семействе; есть -6, -5, -4, -3, -2) | | PQ | Тип корпуса — Plastic Quad Flat Pack (PQFP) | | 208 | Количество выводов — 208 | | C | Коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C) |

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Семейство | Xilinx XC4000 | | Логических ячеек (CLB) | 196 (массив 14×14) | | Триггеров/регистров | 616 | | Логических вентилей (примерно) | ~5 000 | | Конфигурируемых логических блоков (CLB) | 196 | | I/O выводов | до 146 (зависит от корпуса, для PQ208 — 146) | | Распределённая RAM | 6 272 бит | | Блоков SelectRAM (внутренняя память) | Нет (появилась в XC4000E/EX) | | Напряжение ядра (VCC) | 5 В ± 5% | | Напряжение I/O (VCCIO) | 5 В (TTL/CMOS-совместимые уровни) | | Скоростной класс | -5 (задержка tPD для CLB ≈ 1,2 нс на класc -5) | | Макс. частота системы (типично) | до ~50–80 МГц в зависимости от дизайна | | Корпус | PQFP-208 (Plastic Quad Flat Package, шаг 0,5 мм) | | Температурный диапазон | 0…+70 °C (Commercial) | | Технология | КМОП, SRAM-конфигурация | | Конфигурационная память | внешняя (Serial PROM, например XC17xx) | | Количество пользовательских I/O банков | — (упрощённая архитектура, без банков как в Spartan) |

Примечание: базовое семейство XC4000 (без суффикса E/EX/XL) не имеет блоков SelectRAM+ и отличается от XC4000E/EX. Модель XC4005 — младшая в линейке XC4000 (XC4002, XC4003, XC4004, XC4005, XC4006, XC4008, XC4010, XC4013, XC4020, XC4025 и т.д.).

Парт-номера (Ordering Part Numbers)

Основной парт-номер: XC4005-5PQ208C

Варианты по скоростному классу и температуре (в рамках той же модели и корпуса):

• XC4005-6PQ208C — скорость -6 (если выпускалась для данного класса)
• XC4005-5PQ208C — базовый (скорость -5, коммерческий)
• XC4005-4PQ208C — скорость -4
• XC4005-3PQ208C — скорость -3
• XC4005-5PQ208I — индустриальный диапазон (-40…+85 °C), если доступен
• XC4005-5PQ208M — военный диапазон (для отдельных исполнений)

Также существовали исполнения в других корпусах (не взаимозаменяемые по распиновке без переразводки):

• XC4005-5PC84C — PLCC-84
• XC4005-5PG156C — CPGA-156 (керамика)
• XC4005-5PQ160C — PQFP-160
• XC4005-5BG225C — BGA-225 (для поздних исполнений)
• XC4005-5TQ144C — TQFP-144

Точный набор парт-номеров зависел от года выпуска; часть комбинаций «скорость/корпус/температура» могла не выпускаться. Рекомендуется сверяться с актуальным Datasheet/Product Table Xilinx XC4000.

Совместимые модели

Полные архитектурные и распиновочные аналоги (pin-compatible в том же корпусе PQ208):

• XC4003-5PQ208C / XC4003E-5PQ208C — младшая модель, pin-compatible (меньше логики)
• XC4004-5PQ208C — pin-compatible
• XC4006-5PQ208C — старшая модель, pin-compatible
• XC4008-5PQ208C — pin-compatible (в части исполнений)
• XC4010-5PQ208C — часто pin-compatible в PQ208
• XC4013-5PQ208C — обычно pin-compatible в PQ208 (проверять по распиновке)

В семействе XC4000 модели с одинаковым корпусом, как правило, pin-compatible по выводам I/O, питания и конфигурации — это позволяло делать апгрейд «вверх» по ёмкости без переразводки платы. Однако необходимо сверять конкретный datashit: расположение некоторых специальных выводов (например, M0/M1/M2, CCLK, DONE, PROG, INIT) может отличаться между подсемействами (XC4000 vs XC4000E/EX/XL).

Функционально близкие (но не всегда pin-compatible) семейства:

• XC4000E / XC4000EX — расширенная версия с SelectRAM+ и улучшенной маршрутизацией; модели XC4005E/EX имеют тот же объём логики, но другое внутреннее устройство
• XC4000XL — 3,3-вольтовая версия (не совместима по питанию с 5-вольтовой XC4005)
• Spartan / Spartan-XL — идеологический преемник XC4000 (Spartan — это, по сути, перемаркированный XC4000E); Spartan XCS05 близка по ёмкости, но требует проверки совместимости выводов и питания
• XC5200 — другое семейство, не совместимо

Применение и статус

• Типовое применение в 1990-х — начале 2000-х: glue logic, интерфейсные мосты, DSP-прототипы, промышленная автоматика, телекоммуникационное оборудование, учебные платы.
• Статус на сегодня: снята с производства (obsolete / End-of-Life). Не рекомендуется для новых разработок. Замены — современные FPGA (Spartan-6/7, Artix-7) с учётом разницы питания (3,3 В и ниже), распиновки и инструментов (ISE вместо старых XACT/Foundation).
• Конфигурация: обычно через последовательный PROM XC17xx (например, XC1736, XC1765) или через микроконтроллер по serial slave-режиму.

Краткое резюме

XC4005-5PQ208C — 5-вольтовая SRAM-FPGA на ~5 тыс. вентилей (196 CLB, 616 FF, до 146 I/O) в корпусе PQFP-208, скоростной класс -5, коммерческий температурный диапазон. Pin-compatible апгрейды — другие модели XC4000 в PQ208 (XC4003/4004/4006/4008/4010). Снята с производства; для новых проектов используйте современные семейства.

⚠️ Данные приведены по общим сведениям о семействе XC4000. Перед заменой или проектированием обязательно сверяйтесь с оригинальным Xilinx XC4000 Datasheet (DS005 / Product Specification) и таблицей парт-номеров — отдельные параметры (число I/O, наличие выводов, набор скоростных классов) могли отличаться в зависимости от ревизии.