簡述Xilinx 7系列FPGA芯片相關(guān)知識

Xilinx 7系列芯片應(yīng)用非常廣泛，具有成本低、性能強悍、成熟穩(wěn)定的特點，目前Xilinx（AMD）已延長該系列芯片的生命周期至少到2035年。

本文主要介紹Xilinx 7系列FPGA芯片的知識以及特點。

一、7系列芯片的工藝級別

xilinx 7系列FPGA芯片采用的是28nm生產(chǎn)工藝，主要分為Spartan、Artix、Kintex和Virtex四個系列。

Xilinx 7系列的性能、密度和價格隨系列不同而提升。

Spartan-7系列作為7系列中的入門級產(chǎn)品，有著最低的價格、功耗和尺寸，適用于低端應(yīng)用。

Artix-7系列相比于Spartan-7系列增加了串行收發(fā)器和DSP功能，并具有更大的邏輯容量，適合邏輯稍微復(fù)雜的中低端應(yīng)用。

Kintex-7系列是7系列中的性價比之王，在硬核數(shù)量和邏輯容量方面都表現(xiàn)優(yōu)異，適用于中低端和部分高端應(yīng)用。

Virtex-7系列則是7系列中的旗艦產(chǎn)品，只在高端應(yīng)用中使用，對于中低端應(yīng)用來說過于強大而顯得大材小用。

二、7系列芯片命名規(guī)則

說明：

XC：xilinx Commercial；

7：7系列；

S：SPARTAN系列，A：ARTIX系列，K：KINTEX系列，V：VIRTEX系列。

###：邏輯資源（logiccells） 數(shù)目；

-1：速度等級（數(shù)字越大速度等級越高）；

FG/FF：封裝方式；

900：引腳數(shù)；

C/I/Q：溫度等級。

三、Spartan系列

Spartan系列是入門級產(chǎn)品，采用小型封裝并提供出色的性能功耗比，可滿足最苛刻的要求。這些器件包含MicroBlaze 軟處理器， 運行速率超過 200 DMIPS，具有基于 28nm 技術(shù)的 800Mb /sDDR3 支持。

此外，Spartan 7 器件可在所有商業(yè)類器件上提供集成ADC，專用安全功能和 Q 級（-40°C 至 +125°C）。這些器件是工業(yè)、消費類應(yīng)用以及汽車應(yīng)用的理想選擇，其中包括任意連接、傳感器融合以及嵌入式視覺等應(yīng)用。

主要優(yōu)勢：

可編程的系統(tǒng)集成	針對 I/O 連接進行了優(yōu)化，實現(xiàn)高引腳數(shù)與邏輯之比MicroBlaze 處理器軟 IP集成式安全監(jiān)控
提升的系統(tǒng)性能	速度比 45nm 器件系列快 30%達到 1.25Gb/s LVDS 高度靈活的軟內(nèi)存控制器支持每秒 25.6Gb 的峰值 DDR3-800 內(nèi)存帶寬
BOM 成本削減	用于集成離散模擬及監(jiān)控電路的 XADC 與 SYSMON針對系統(tǒng) I/O 擴展進行了成本優(yōu)化
總功耗削減	1.0V 內(nèi)核電壓或 0.95V 內(nèi)核電壓選項總功耗比 45nm 器件系列降低 50%
加速設(shè)計生產(chǎn)力	由 Vivado HLx Design Suite WebPack 提供支持 Vivado IP 集成器的自動建構(gòu)校正模塊級設(shè)計 具有可擴展的優(yōu)化架構(gòu)、綜合全面的工具以及 IP 核重用

四、Artix 7系列

Artix 7 系列器件在單個成本優(yōu)化的 FPGA 中提供了高性能功耗比架構(gòu)、 收發(fā)器線速、DSP 處理能力以及AMS集成。包含MicroBlaze 軟處理器和 1,066Mb/s DDR3 技術(shù)支持，此系列為各類成本功耗敏感型應(yīng)用提供最大價值，包括軟件定義無線電、機器視覺照相以及低端無線回傳。

主要優(yōu)勢：

可編程的系統(tǒng)集成	高達 215K 邏輯單元; AXI IP 和 模擬混合信號集成
提升的系統(tǒng)性能	支持高達 16 路 6.6G GT 收發(fā)器、930 GMAC、13Mb BRAM、1.2Gb/s LVDS 和 DDR3-1066
BOM 成本削減	小型焊線封裝，可節(jié)省 5 美元的模擬組件費用
總功耗削減	與 45nm 器件相比，實現(xiàn) 65% 的靜電降低以及 50% 的 功耗降低 。
加速設(shè)計生產(chǎn)力	具有可擴展的優(yōu)化架構(gòu)、綜合全面的工具以及 IP 核

五、Kintex 7系列

Kintex 7 FPGA 為您的設(shè)計在 28nm 節(jié)點實現(xiàn)出色的成本/性能/功耗平衡，同時提供高 DSP 率、高性價比封裝，并支持 PCIe Gen3 和 10 GigabitEthernet等主流標(biāo)準(zhǔn)。

Kintex 7 系列是 3G /4G無線、平板顯示器和 video over IP 解決方案等應(yīng)用的理想選擇。

主要優(yōu)勢：

可編程的系統(tǒng)集成	高達 478K 邏輯單元; 與 VCXO 元件、/ AXI IP、和 AMS集成
提升的系統(tǒng)性能	支持高達 32路 12.5G 收發(fā)器、2,845 GMAC、34Mb BRAM、 和 DDR3-1866
BOM 成本削減	與相似密度 40nm 器件相比，價格降低一半
總功耗削減	與前代 40nm 器件相比，功耗降低 50%
加速設(shè)計生產(chǎn)力	可擴展優(yōu)化架構(gòu)、綜合全面的工具、IP 和開發(fā)板與套件

六、Virtex 7 系列

Virtex系列的器件是7系列中性能最高的產(chǎn)品，當(dāng)然價格也最貴。該系列可用于 10G 至 100G 聯(lián)網(wǎng)、便攜式雷達以及ASIC原型設(shè)計等各種應(yīng)用。

主要優(yōu)勢：

可編程的系統(tǒng)集成	高達 2M 邏輯單元，與VCXO 元件、 AXI IP、和 AMS 集成
提升的系統(tǒng)性能	實現(xiàn) 2.8 Tb/s 總串行帶寬，支持 96 x 13.1G GTs、16 x 28.05G GTs、5,335 GMACs、68Mb BRAM、DDR3-1866
BOM 成本削減	與多芯片解決方案相比，其成本可降低 40%。
總功耗削減	與多芯片解決方案相比，功耗降低高達 50%
加速設(shè)計生產(chǎn)力	具有可擴展的優(yōu)化架構(gòu)、綜合全面的工具、IP 核以及 TDP

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