Xilinx ZYNQ UltraScale+系列產(chǎn)品介紹

Zynq UltraScale+MPSoC是Xilinx推出的第二代多處理SoC系統(tǒng)，它在第一代Zynq-7000的基礎(chǔ)上進行了全面升級。

本文主要介紹一下Xilinx ZYNQ UltraScale+系列產(chǎn)品知識，包括主要優(yōu)勢和各子系列產(chǎn)品的特點。

一、介紹

該芯片基于業(yè)內(nèi)最先進的16nm FinFET+工藝制程打造，整合了64位ARM Cortex-A53處理器、512位ARM Mali-400 MP2圖形處理器以及可編程邏輯單元，具有強大的計算能力和強大的擴展性，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、人工智能、無人駕駛等領(lǐng)域。

Zynq UltraScale+ MPSoC共有四個大的系列：CG系列、EG系列、EV系列和RF系列。

其中，EG和EV系列提供汽車級和軍品級器件，具有更高的安全性能和可靠性。

相較于上一代ZYNQ-7000產(chǎn)品，該系列器件在性能、存儲和互聯(lián)等方面都實現(xiàn)了重大突破，主要有：

1、CPU性能得到顯著提升，采用了64位四核1.3GHz Cortex-A53 APU（CG系列是雙核）和可運行在獨立、鎖步模式的雙核533MHz Cortex-R5 RPU，具有強大的計算能力和擴展性；

2、靜態(tài)存儲采用了高達36Mb的高密度片上UltraRAM靜態(tài)存儲器，在通信等應(yīng)用中可以完美取代片外SRAM；

3、高速互聯(lián)方面，增強了PS MIO性能，集成了PCIe2.1x4、SATA3.0、DP1.2、USB3.0等高速接口；PL高速收發(fā)器單通道速率達到32.75Gbps，集成了PCIExpress Gen 3 x16、150G Interlaken、100G Ethernet MAC/PCS等高速互聯(lián)資源；

4、電源管理采用了先進的multi-domain、multi-island電源管理系統(tǒng)，支持LPS子系統(tǒng)（符合ASIL-C和SIL3等標(biāo)準(zhǔn)）和FPS子系統(tǒng)（符合ASIL-B和SIL2等標(biāo)準(zhǔn)）兩類功耗模式工作；

5、高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方面，RF系列集成了增強的12bit/4.096GSPS RF數(shù)據(jù)直采ADC和14bit/6.554GSPS RF DAC；

6、視頻處理性能方面，EV系列集成了H.265/264視頻Codec，可提供10位像素深度下4K/P60的編解碼性能；

7、增強的安全性能方面，支持4096bit RSA簽名（帶384bitSHA-3）和256bit AES認證。

二、CG系列

CG系列的APU為雙核A53，沒有Video Codec，也沒有GPU，但提供了16.3Gbps高速GTH收發(fā)器資源。

相較于其他系列，CG系列器件的邏輯資源范圍覆蓋了103K~600K，同時也提供了不帶高速收發(fā)器和UltraRAM資源的Very Low Cost版本，并且有19×19mm A484和21×21mm A625的小尺寸封裝，是在一般應(yīng)用中最實用、最經(jīng)濟的系列之一。

CG系列器件主要應(yīng)用于傳感處理系統(tǒng)、電機和控制系統(tǒng)、音視頻系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和互連系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等領(lǐng)域。

三、EG系列

EG系列的CPU為四核Cortex-A53和雙核 Arm Cortex-R5F，GPU是Mali-400MP2。

這個系列有大規(guī)模邏輯資源和豐富的高速互聯(lián)資源。該系列邏輯資源范圍廣泛，覆蓋103K~1143K，同時提供了各種GTH、GTY、100G EMAC、150G Interlaken、PCIe Gen3 x16等高速互聯(lián)資源，還集成了豐富的Ultra RAM和DSP資源。因此，EG系列的器件特別適合于對計算能力要求高、互聯(lián)通信帶寬高時延小的應(yīng)用領(lǐng)域，如數(shù)據(jù)中心、云計算、人工智能、機器視覺、高性能醫(yī)療儀器等。

三、EV系列

EV系列在EG系列基礎(chǔ)上，配置有H.265/H.264 Codec硬核資源，共有三個型號：ZU4EV（192K）、ZU5EV（256K）和ZU7EV（504K），最小封裝為23×23mm的C784。

目前來看，該系列器件的價格最便宜也約為400美元，對于一些高端視覺應(yīng)用而言可能勉強可接受。EV系列器件主要面向視覺領(lǐng)域的應(yīng)用，如實時姿態(tài)感知（AR/全息等）、圖像檢測、識別、跟蹤、汽車輔助駕駛（ADAS）等高性能視覺應(yīng)用。

四、RF系列

RF系列有5個型號：ZU21/25/27/28/29DR。除了ZU25DR外，其他型號的邏輯資源均為930K，Ultra RAM均為25Mb，DSP Slice均為4272個，同時擁有豐富的高速互聯(lián)資源，可以看作是EV系列去除GPU并增加RF ADC/DAC之后的版本。

RF系列器件的ADC有12bit/4.096GSPS RF-ADC w/DDC和12bit/2.058GSPS RF-ADC w/DDC兩個版本，還有14-bit/6.554GSPS RF-DAC w/DUC。ZU21/28DR還集成了SD-FEC。

該系列器件最大的目的是為了去掉中頻，實現(xiàn)射頻直接采集和直接放大。從性能配置上看，該系列器件主要針對的是通信市場，特別是5G市場。當(dāng)然，軍民用雷達、全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)等領(lǐng)域也都可以使用。

該系列器件提供擴展溫度級、工業(yè)級和軍品級器件，單片價格高達1萬美元以上，屬于禁運清單產(chǎn)品。

審核編輯：湯梓紅