5款不可思議的FPGA開發(fā)板盤點(diǎn)

隨著人工智能、深度學(xué)習(xí)在市場越來越受歡迎，除了GPU、眾多獨(dú)角獸公司的AI專用芯片，FPGA同樣是深度學(xué)習(xí)的熱門平臺之一。本文將給大家介紹5款強(qiáng)大到不可思議的FPGA開發(fā)板，當(dāng)然價(jià)格也是高的離譜，肯能對于大多數(shù)工程師來說，這些屬于求而不得的高端“玩具”。

RTG4開發(fā)套件

RTG4-DEV-KIT是Microsemi公司的產(chǎn)品，當(dāng)然目前的話已經(jīng)被Microchip收購，這是一套為高端的客戶提供的評估和開發(fā)平臺，主要用于數(shù)據(jù)傳輸，串行連接，總線接口等高密度高性能FPGA的高速設(shè)計(jì)等應(yīng)用 。

該開發(fā)板采用RT4G150器件，采用陶瓷封裝，提供150,000個邏輯元件，具有1,657個引腳，下圖是RTG4-DEV-KIT開發(fā)板的外設(shè)接口功能圖。

RTG4開發(fā)套件主要包括的硬件功能如下：

兩個1GB DDR3同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)

2GB SPI Flash

PCI Express Gen1 接口1個

PCIe x4 接口

一對SMA連接器，用于測試全雙工SERDES通道

兩個帶有HPC/LPC引腳排列的FMC連接器，用于擴(kuò)展

用于10/100/1000以太網(wǎng)的RJ45接口

USB micro-AB連接器

SPI，GPIO的接口

FTDI編程器接口用于編程外部SPI Flash

JTAG編程接口

用于應(yīng)用程序編程和調(diào)試的RVI接口

Flashpro編程接口

用于調(diào)試的嵌入式跟蹤宏(ETM)單元接口

用于用戶應(yīng)用的雙列直插式封裝(DIP)開關(guān)

按鈕開關(guān)和LED

電流測量測試點(diǎn)

RTG4-DEV-KIT開發(fā)板的硬件框圖

從硬件框圖上也能看到RTG4-DEV-KIT復(fù)雜的電源管理系統(tǒng)，12V的DC直流供電，通過DCDC/以及LDO分配到各個功能部分的供電。

英特爾Stratix 10開發(fā)套件

Intel Stratix 10開發(fā)套件是包含各類軟硬件的完整設(shè)計(jì)環(huán)境，用于評估Stratix 10 FPGA的功能。該套件可用于通過符合PCI-SIG的開發(fā)板來開發(fā)和測試PCI Express 3.0設(shè)計(jì)。使用這些開發(fā)板可開發(fā)和測試由DDR4、DDR3、QDR IV和RLDRAM III存儲器組成的存儲器子系統(tǒng)。通過使用FPGA夾層卡 (FMC) 連接器與FMC夾層卡連接，還可以開發(fā)模塊化和可擴(kuò)展設(shè)計(jì)。該套件支持JESD204B、Serial RapidIO、10Gbps以太網(wǎng) (10GbE)、SONET、通用公共無線電接口 (CPRI)、OBSAI等諸多協(xié)議。

英特爾Stratix 10開發(fā)套件硬件框圖

開發(fā)板板載的主要FPGA是Intel公司的Stratix 10系列產(chǎn)品，相比前一代產(chǎn)品成本提供2X性能和超低功耗，具有幾個開創(chuàng)性的創(chuàng)新如新型的HyperFlex和架構(gòu)，能滿足日益增長的帶寬和處理性能，從而滿足功率預(yù)算。嵌入硬件系統(tǒng)基于四核64位ARM Cortex-A53，采用Intel 14-nm Tri-Gate (FinFET)技術(shù)和混合性3D片上系統(tǒng)(SiP)技術(shù)，單片核多達(dá)550萬和邏輯單元，多達(dá)96個全雙工收發(fā)器，數(shù)據(jù)速率高達(dá)28.3Gbps，主要用在計(jì)算和存儲，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，光傳輸網(wǎng)絡(luò)，廣播，軍用雷達(dá)，醫(yī)療設(shè)備，測試和測量以及5G無線設(shè)備，ASIC原型。

ADS8-V1 評估板

確切的說，ADS8-V1 評估板并不是一塊專為FPGA評估的板卡，而是為了支持ADI公司高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，當(dāng)連接到指定的 ADI 高速 ADC 評估板時(shí)，ADS8-V1 可用作數(shù)據(jù)采集板。ADS8-V1 上的 FPGA 設(shè)計(jì)用于支持最高速 JESD204B 模數(shù)轉(zhuǎn)換器，可充當(dāng)數(shù)據(jù)接收器，同時(shí) ADC 為數(shù)據(jù)發(fā)射器。

ADS8-V1EBZ接口外設(shè)如下：

Xilinx Kintex Ultrascale XCKU040-3FFVA1156E FPGA

一(1)個FMC +連接器

一(1)個FMC +連接器支持二十(20)個16Gbps收發(fā)器

DDR4 SDRAM

簡單的USB 3.0端口接口

ADI強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集評估板可以應(yīng)用于航空航天和防務(wù)、電子監(jiān)控和對抗、儀器儀表和測量、通信測試設(shè)備、信號發(fā)生器(通過射頻傳輸音頻)、5G領(lǐng)域等。

REFLEX CES XpressVUP-LP9P

REFLEX CES XpressVUP-LP9P是基于Virtex Ultrascale + VU9P FPGA的低配置PCIe網(wǎng)絡(luò)處理FPGA板，專為HPC等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。該板提供2組DDR4，2組QDR2 +存儲器和2個QSFP28網(wǎng)箱，用于多個10GbE / 40GbE / 100GbE網(wǎng)絡(luò)解決方案。其主要的功能包括了：PCIe Gen3 x16、Xilinx Virtex UltraScale + VU9P FPGA、板載兩個DDR4和兩個QDR2 +獨(dú)立組、兩個QSFP28光纖籠用于多網(wǎng)絡(luò)解決方案、具有16個通道，8 Gb/s鏈路速率的PCIe接口(Gen3)等。

XpressVUP-LP9P技術(shù)規(guī)格

FPGA和配置模塊

Xilinx Virtex UltraScale + 16nm FPGA：XCVU9P-L2FLGB2104E(生產(chǎn))

XCVU9P-L2FLGB2104E(生產(chǎn))

2,6 M系統(tǒng)邏輯單元

270 Mb UltraRAM(UltraScale +提供高密度，雙端口，同步存儲器模塊)

用于外部Xilinx USB電纜的JTAG連接器

雙四SPI(x8)配置模式的2x Nor Flash

通訊接口

PCI Express x16(第1,2或3代)

2 x QSFP28四光纖籠(2 x 4 XCVR：每條鏈路28 Gb/ s)，支持10GbE / 40GbE / 100GbE

QSFP28模塊支持的其他協(xié)議

存儲

板載DDR4,2x組64位+ 4位ECC，總共8GB

板載QDR-II +，2x存儲區(qū)，18位，總共144Mbits

功率

最大100W

提供定制散熱器

其他資源

板載可編程PLL振蕩器(Si5345)，高度靈活和可配置的時(shí)鐘發(fā)生器。

板載高精度振蕩器為精確時(shí)間協(xié)議(PTP)以太網(wǎng)提供時(shí)鐘精確20MHz-0.05ppm，同步協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化IEEE 1588

一個用于PPS(每秒脈沖)的同軸連接器，允許多個電子部件同步

REFLEX CES XpressVUP-LP9P硬件框圖

值得一提的是，XpressVUP在POWER9 CPU主機(jī)處理器(IBM)上支持CAPI 2.0，并且還支持IBM SNAP框架，只需很少的FPGA專業(yè)知識，SNAP框架允許應(yīng)用工程師在服務(wù)器環(huán)境中快速創(chuàng)建基于FPGA的加速程序。它使用IBM CAPI 2.0接口，該接口可在標(biāo)準(zhǔn)PCIe物理通道上運(yùn)行，但具有CPU和FPGA之間較低延遲和一致內(nèi)存共享的優(yōu)勢。

Digilent NetFPGA-SUME

NetFPGA-SUME是Digilent，劍橋大學(xué)和斯坦福大學(xué)之間的合作項(xiàng)目，是高性能和高密度網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的理想平臺。

NetFPGA-SUME采用賽靈思Virtex-7 690T FPGA，支持30個13.1 GHz GTH收發(fā)器，四個SFP + 10Gb/s端口，五個獨(dú)立的高速存儲器組，由500MHz QDRII +和1866MT / s DDR3 SoDIMM器件構(gòu)建，以及一個八通道第三代PCIe，可提供超大的吞吐量，并可支持大量高速數(shù)據(jù)流FPGA架構(gòu)和存儲器件，其它功能包括在FMC和QTH擴(kuò)展連接器以及SATA端口上共展示20個收發(fā)器。

NetFPGA-SUME的主要任務(wù)是為學(xué)生，研究人員和開發(fā)人員提供最先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)平臺，無論是學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識還是創(chuàng)建新的硬件和軟件應(yīng)用程序，該板可輕松支持四個10Gb/s以太網(wǎng)端口上的同時(shí)線速處理，并可在板上操作和處理數(shù)據(jù)。

Digilent NetFPGA-SUME特征：

Xilinx Virtex-7 XC7V690T FFG1761-3

Xilinx CPLD XC2C512用于FPGA配置

PCIe Gen3 x8(8Gbps /通道)

兩個512Mbits Micron StrataFlash(PC28F512G18A)

編程：賽靈思Vivado 設(shè)計(jì)套件

三個x36 72Mbits QDR II SRAM(CY7C25652KV18-500BZC)

兩個4GB DDR3 SODIMM(MT8KTF51264Hz-1G9E1)

用于JTAG編程和調(diào)試的Micro USB連接器(與UART接口共享)

一根Micro USB線用于編程/ UART

QTH連接器(8個RocketIO GTH收發(fā)器)

四個SFP +接口(4個RocketIO GTH收發(fā)器)，支持10Gbps

兩個SATA-III端口

用戶LED和按鈕

一個HPC FMC連接器(10個RocketIO GTH收發(fā)器)

一個Pmod端口

總結(jié)

FPGA的強(qiáng)大還是在于其超靈活的可編程能力，隨著人工智能越來越受市場的喜愛，無論是GPU還是專用的AI芯片都不可能像FPGA這樣便于新進(jìn)入這個領(lǐng)域的企業(yè)折騰、創(chuàng)新，帶著這種與生俱來的優(yōu)勢，相信FPGA的春天還很漫長。

編輯：黃飛

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