Xilinx XC2S300E-6FGG456C — Описание и характеристики

Общее описание

XC2S300E-6FGG456C — это FPGA (Field-Programmable Gate Array) из семейства Spartan-IIE производства компании Xilinx (ныне часть AMD). Семейство Spartan-IIE было разработано для недорогих, высокопроизводительных применений, связанных с логикой, обработкой сигналов и встраиваемыми системами. Микросхема выпускалась в период с начала 2000-х годов и широко использовалась в телекоммуникационном оборудовании, промышленной автоматике, системах обработки видео и сетевых устройствах.

Spartan-IIE является усовершенствованной версией Spartan-II с повышенной плотностью логики и улучшенными блоками памяти (Block RAM).

Расшифровка маркировки

| Часть | Значение | |-------|----------| | XC2S | Xilinx CPLD/FPGA, семейство Spartan-II | | 300E | Количество системных вентилей (~300 000), суффикс E = Spartan-IIE | | -6 | Скоростной грейд (Speed Grade 6 — самый быстрый в семействе) | | FGG456 | Тип корпуса: FGG = Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA), 456 шариков | | C | Коммерческий температурный диапазон (0…+85 °C) |

Технические характеристики

Логическая ёмкость

| Параметр | Значение | |----------|----------| | System Gates | ~300 000 | | Configurable Logic Blocks (CLB) | 1 536 | | Логических ячеек (Logic Cells) | ~6 912 | | Слайсов | 3 072 (по 2 слайса в CLB) | | Триггеров (Flip-Flop) | ~6 144 | | Распределённая RAM | ~98 304 бит |

Память

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Block RAM блоков | 16 | | Total Block RAM | 32 Kbit на блок × 16 = 64 Kbit | | Конфигурируемая как | Single/Dual-Port RAM, ROM |

Ввод-вывод

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Максимум пользовательских I/O | 329 | | I/O стандартов поддержки | LVTTL, LVCMOS (1.5/1.8/2.5/3.3V), PCI, GTL, GTL+, HSTL и др. | | Differential I/O | LVDS доступно через специальные пары |

Тактовые ресурсы

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Digital Clock Managers (DCM) | 4 (с умножением/делением, de-skew, phase shift) | | Глобальных тактовых сетей | 8 | | Внешние тактовые входы | До 8 специализированных |

Производительность

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Speed Grade | -6 (самый быстрый) | | Максимальная системная частота | До ~200–240 МГц в зависимости от дизайна | | Напряжение ядра (VCCINT) | 1.8 В | | Напряжение I/O (VCCO) | 1.5 / 1.8 / 2.5 / 3.3 В |

Технологическая информация

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Техпроцесс | 0.15 мкм CMOS | | Тип конфигурационной памяти | SRAM (требуется внешняя загрузка при каждом включении) | | Способы конфигурации | SPI, BPI, Slave Serial, Master Serial, JTAG |

Корпус и среда

| Параметр | Значение | |----------|----------| | Корпус | FBGA-456 (23×23 мм) | | Шаг шариков | 1.0 мм | | Температурный диапазон | Commercial (C): 0 … +85 °C | | Уровень безотказности | Промышленная |

Партномера (Ordering Part Numbers)

Семейство Spartan-IIE имеет сетку партномеров по количеству системы вентилей и грейдам.

Базовая линейка Spartan-IIE (примеры по ёмкости)

| Партномер | Гейтов | CLB | |-----------|--------|-----| | XC2S50E | 50 K | 384 | | XC2S100E | 100 K | 600 | | XC2S150E | 150 K | 864 | | XC2S200E | 200 K | 1 176 | | XC2S300E | ~300 K | 1 536 | | XC2S400E | ~400 K | 1 936 | | XC2S600E | ~600 K | 2 592 |

Варианты данного конкретного чипа по корпусам и грейдам

| Партномер | Корпус | Speed Grade | Temp | |-----------|--------|-------------|------| | XC2S300E-6FGG456C | FBGA-456 | -6 | C (0..85 °C) | | XC2S300E-6FG456C | FBGA-456 (без Pb-free) | -6 | C | | XC2S300E-7FGG456C | FBGA-456 | -7 (более высокий) | C | | XC2S300E-7FG456I | FBGA-456 | -7 | Industrial (-40..100 °C) | | XC2S300E-6FG456I | FBGA-456 | -6 | I (industrial) | | XC2S300E-6PQ208C | PQFP-208 | -6 | C | | XC2S300E-6PQ208I | PQFP-208 | -6 | I | | XC2S300E-6TQ144C | TQFP-144 | -6 | C | | XC2S300E-6BG352C | BGA-352 | -6 | C |

Расшифровка префиксов корпусов:

• FG — Fine-Pitch Ball Grid Array (Pb-содержащий монтаж)
• FGG — Fine-Pitch Ball Grid Array (Green / Pb-free / RoHS)
• PQ — Plastic Quad Flat Pack (PQFP)
• TQ — Thin Quad Flat Pack (TQFP)
• BG — Ball Grid Array (BGA)

Расшифровка окончаний:

• C — Commercial (0…+85 °C)
• I — Industrial (-40…+100 °C, корпусное расширение)

Сменные (близкие / пин-совместимые) варианты

• XC2S300E-7FG456I — та же функциональность, другой speed/temp для работы в расширенном диапазоне
• Аналогичные по корпусу (FG456) чипы семейства Spartan-IIE иной ёмкости: XC2S200E, XC2S400E, XC2S600E в варианте FG456/FGG456 — но они не пин-совместимы, а лишь совместимы по конструктивному типу применяемых плат

Совместимые модели и семейства

Программная совместимость (одной и той же средой разработки)

• Все представители Spartan-IIE: XC2S50E, XC2S100E, XC2S150E, XC2S200E, XC2S300E, XC2S400E, XC2S600E
• Семейства Spartan-II, Spartan-3, Spartan-3E, Spartan-3A (в рамках совместимости Xilinx ISE)

Прямые функциональные аналоги / замены

• Полная пин-замена среди Spartan-IIE одной структуры корпуса:
  • Если дизайн собирался под FG/FGG456 с большой логикой, можно приблизительно замещать XC2S300E на XC2S400E-6FG456C / XC2S600E (требуется пересборка bitstream — у них больше фабрик).
• Память и конфигурационный EPROM (Xilinx XC17S/P или сторонние SPI Flash).
• Отладочные/программные кабели: Xilinx Platform Cable USB (или совместимые) для JTAG-программирования.

Ближайшие родственные микросхемы

|- Family-|- Gate Range-|- Notes| |---|---| |Spartan-II|50K–200K|Предыдущее семейство| |Spartan-IIE|50K–600K|Техпроцесс 150 нм, 1.8В ядро| |Spartan-3|50K–5M|Новое семейство, более ёмкое, ISE compatible| |Virtex-E|до 3.2M|High-end of Era (Upper family)|

Примечание для поиска аналогов/замен в производственных проектах: Часто замена Spartan-IIE в проекте выполняется на живой и поддерживаемый Spartan-6 или Artix-7, но требуется новый PCB-дизайн.

Применения

• Теле/сетевые коммутаторы и маршрутизаторы
• DVB / MPEG-обработка видео
• Промышленные контроллеры и PLC
• PCI-интерфейсы (в специализированных карточках)
• Замена ASIC при малых и средних объёмах производства
• До-Industrial систем (Industrial temperature версия)

Внимание

Xilinx XC2S300E формально снят с производства (EOL), но микросхемы часто доступны:

• на вторичном рынке (brokers, Online components, Alldatas)
• в bootleg/SK-аналогах — обходите осторожно Требуется внимательно смотреть источник происхождения, если применятся в наружной миссии. Перед размещением замените на современный кросс внутри семейства после проверки design:

См. Xilinx: Amd resources под “Spartan-II FPGA Family Data Sheet DS001”. Заказ PDF частно:

Prepared high-level tech summary subject may contain inaccuracies from aliases and product old marking; данные проверки:

• DS001: Spartan-II 2.5V distinct
• DS077: Spartan-IIE 1.8V FPGA Family: Functional Description
• PN and deltas: Order code sections (Xilinx API ページ) Check: www.amd.com Spartan-IIE ordering (product or former Xilinx Archived по web). if available; please verify locally.