Xilinx 7系列FPGA功能特性介紹

引言：本文介紹下Xilinx 7系列FPGA功功能特性、資源特性、封裝兼容性。

1. 概述

Xilinx7系列FPGA由四個(gè)FPGA系列組成，可滿足一系列系統(tǒng)需求，從低成本、小尺寸、成本敏感的大容量應(yīng)用到最苛刻的高性能應(yīng)用的超高端連接帶寬、邏輯容量和信號處理能力。7系列FPGA包括：

?Spartan-7系列：針對低成本、最低功耗和高I/O性能進(jìn)行了優(yōu)化?？商峁┑统杀?、非常小的外形尺寸封裝，以實(shí)現(xiàn)最小的PCB尺寸。
?????Artix-7系列：針對需要串行收發(fā)器、高DSP和邏輯吞吐量的低功耗應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化。為高吞吐量、成本敏感的應(yīng)用程序提供最低的物料清單總成本。

?Kintex-7系列：優(yōu)化以獲得最佳性價(jià)比，與上一代相比提高了兩倍，實(shí)現(xiàn)了新型FPGA。
?????Virtex-7系列：針對最高的系統(tǒng)性能和容量進(jìn)行了優(yōu)化，系統(tǒng)性能提高了兩倍。通過堆疊式硅互連（SSI）技術(shù)實(shí)現(xiàn)的最高性能設(shè)備。

2. 7系列FPGA功能概述

?高級高性能FPGA邏輯，6輸入查找表（LUT）技術(shù)；

?36Kb雙端口塊RAM，內(nèi)置FIFO邏輯，用于片上數(shù)據(jù)緩沖； ?高性能SelectIO技術(shù)，支持高達(dá)1866Mb/s的DDR3接口； ?具有內(nèi)置千兆收發(fā)器的高速串行連接，從600Mb/s到最高6.6Gb/s，最高28.05Gb/s，提供了一種特殊的低功耗模式，針對芯片間接口進(jìn)行了優(yōu)化； ?用戶可配置模擬接口（XADC），包含雙12位1MSPS模數(shù)轉(zhuǎn)換器和片上熱傳感器和電源傳感器； ?具有25x18乘法器、48位累加器和前置加法器的DSP片，用于高性能濾波，包括優(yōu)化的對稱系數(shù)濾波； ?強(qiáng)大的時(shí)鐘管理（CMT），結(jié)合鎖相環(huán)（PLL）和混合模式時(shí)鐘管理器（MMCM）塊，實(shí)現(xiàn)高精度和低抖動(dòng)； ?使用MicroBlaze處理器快速部署嵌入式處理； ?用于PCI Express（PCIe）的集成塊，最多可用于x8 Gen3端點(diǎn)和根端口設(shè)計(jì)； ?多種配置選項(xiàng)，包括支持商品存儲(chǔ)器、具有HMAC/SHA-256身份驗(yàn)證的256位AES加密以及內(nèi)置SEU檢測和校正； ?低成本、引線鍵合、裸片倒裝芯片和高信號完整性倒裝芯片封裝，可在同一封裝中的家族器件之間輕松遷移；

?設(shè)計(jì)用于28nm、HKMG、HPL工藝、1.0V核心電壓工藝技術(shù)和0.9V核心電壓選項(xiàng)的高性能和最低功率，從而實(shí)現(xiàn)更低的功率。

表1：7系列FPGA性能資源比較

1.以分布式RAM的形式提供的附加存儲(chǔ)器。

2.峰值DSP性能是基于對稱濾波器實(shí)現(xiàn)的。

3.基于微控制器預(yù)設(shè)的峰值MicroBlaze CPU性能。

3. Spartan-7 FPGA功能概述 表2：Spartan-7 FPGA特性概述

1.每個(gè)7系列FPGA片包含四個(gè)LUT和八個(gè)觸發(fā)器；只有一些切片可以使用它們的LUT作為分布式RAM或SRL。

2.每個(gè)DSP片包含一個(gè)預(yù)加法器、一個(gè)25 x 18乘法器、一個(gè)加法器和一個(gè)累加器。

3.塊RAM的大小基本上是36Kb；每個(gè)塊也可以用作兩個(gè)獨(dú)立的18Kb塊。

4.每個(gè)CMT包含一個(gè)MMCM和一個(gè)PLL。

5.不包括配置Bank0。 表3：Spartan-7 FPGA器件封裝組合和最大I/O

1.HR=高范圍I/O，支持1.2V到3.3V的I/O電壓。

4. Artix-7 FPGA功能概述

表4：Artix-7 FPGA特性概述

1.每個(gè)7系列FPGA片包含四個(gè)LUT和八個(gè)觸發(fā)器；只有一些切片可以使用它們的LUT作為分布式RAM或SRL。
2.每個(gè)DSP片包含一個(gè)預(yù)加法器、一個(gè)25 x 18乘法器、一個(gè)加法器和一個(gè)累加器。
3.塊RAM的大小基本上是36Kb；每個(gè)塊也可以用作兩個(gè)獨(dú)立的18Kb塊。
4.每個(gè)CMT包含一個(gè)MMCM和一個(gè)PLL。
5.用于PCI Express的Artix-7 FPGA接口塊支持高達(dá)x4 Gen 2。
6.不包括配置Bank0。
7.此數(shù)字不包括GTP收發(fā)器。

表5：Artix-7 FPGA器件封裝組合和最大I/O

1.列出的所有封裝均為無鉛封裝（SBG、FBG、FFG除外15）。有些封裝有Pb選項(xiàng)。

2.FGG484和FBG484中的設(shè)備是封裝兼容的。

3.FGG676和FBG676中的器件是封裝兼容的。

4.CP、CS、FT和FG封裝中的GTP收發(fā)器支持高達(dá)6.25 Gb/s的數(shù)據(jù)速率。

5.HR=高范圍I/O，支持1.2V到3.3V的I/O電壓。 5. Kintex-7 FPGA功能概述? 表6：Kintex-7 FPGA特性概述

1.每個(gè)7系列FPGA片包含四個(gè)LUT和八個(gè)觸發(fā)器；只有一些切片可以使用它們的LUT作為分布式RAM或SRL。
2.每個(gè)DSP片包含一個(gè)預(yù)加法器、一個(gè)25 x 18乘法器、一個(gè)加法器和一個(gè)累加器。
3.塊RAM的大小基本上是36Kb；每個(gè)塊也可以用作兩個(gè)獨(dú)立的18Kb塊。
4.每個(gè)CMT包含一個(gè)MMCM和一個(gè)PLL。
5.Kintex-7 FPGA接口塊，用于PCI Express，最高支持x8 Gen 2。
6.不包括配置Bank0。
7.此數(shù)字不包括GTX收發(fā)器。 表7：Kintex-7 FPGA器件封裝組合和最大I/O

1.列出的所有封裝均為無鉛封裝（FBG、FFG除外15）。有些封裝有Pb選項(xiàng)。
2.FBG676和FFG676中的設(shè)備是封裝兼容的。
3.FBG900和FFG900中的設(shè)備與封裝外形兼容。
4.FB封裝中的GTX收發(fā)器支持以下最大數(shù)據(jù)速率：FBG484中的10.3Gb/s；在FBG676和FBG900中為6.6Gb/s。有關(guān)詳細(xì)信息，請參閱Kintex-7 FPGA數(shù)據(jù)表：直流和交流開關(guān)特性（DS182）。
5.HR=高范圍I/O，支持1.2V到3.3V的I/O電壓。
6.HP=高性能I/O，支持1.2V到1.8V的I/O電壓。

6. Virtex-7 FPGA功能概述

表8：Virtex-7 FPGA功能概述

1.每個(gè)7系列FPGA片包含四個(gè)LUT和八個(gè)觸發(fā)器；只有一些切片可以使用它們的LUT作為分布式RAM或SRL。
2.每個(gè)DSP片包含一個(gè)預(yù)加法器、一個(gè)25 x 18乘法器、一個(gè)加法器和一個(gè)累加器。
3.塊RAM的大小基本上是36Kb；每個(gè)塊也可以用作兩個(gè)獨(dú)立的18Kb塊。
4.每個(gè)CMT包含一個(gè)MMCM和一個(gè)PLL。
5.用于PCI Express的Virtex-7 T FPGA接口塊支持高達(dá)x8 Gen 2。用于PCI Express的Virtex-7 XT和Virtex-7HT接口塊最多支持x8 Gen 3，XC7VX485T設(shè)備除外，它支持x8 Gen2。
6.不包括配置Bank0。
7.此數(shù)字不包括GTX、GTH或GTZ收發(fā)器。
8.超級邏輯區(qū)域（SLR）是使用SSI技術(shù)的FPGA的組成部分。Virtex-7 HT設(shè)備使用SSI技術(shù)將單反與28.05 Gb/s收發(fā)器連接起來。

表9：Virtex-7 FPGA器件封裝組合和最大I/O

1.列出的所有封裝均為無鉛封裝（FFG、FHG、FLG除外15）。有些封裝有Pb選項(xiàng)。
2.FFG1761和FHG1761中的設(shè)備是封裝兼容的。
3.HR=高范圍I/O，支持1.2V到3.3V的I/O電壓。
4.HP=高性能I/O，支持1.2V到1.8V的I/O電壓。

表10：Virtex-7 FPGA器件封裝組合和最大I/O-續(xù)

1.列出的所有封裝均為無鉛封裝（FFG、FLG除外15）。有些封裝有Pb選項(xiàng)。
2.FFG1926和FLG1926中的設(shè)備是封裝兼容的。
3.FFG1928和FLG1928中的設(shè)備與封裝外形兼容。
4.FFG1930和FLG1930中的設(shè)備是封裝兼容的。
5.HP=高性能I/O，支持1.2V到1.8V的I/O電壓。

表11：Virtex-7 HT FPGA器件封裝組合和最大I/O

1.列出的所有封裝都是無鉛的，豁免15。有些封裝有Pb選項(xiàng)。
2.HP=高性能I/O，支持1.2V到1.8V的I/O電壓。 7. 7系列FPGA訂購信息

表12顯示了不同設(shè)備系列中可用的速度和溫度等級。有些設(shè)備可能不適用于所有速度和溫度等級。

表12：7系列速度等級和溫度范圍

Spartan-7 FPGA的訂購信息如圖1所示。有關(guān)設(shè)備標(biāo)記的更詳細(xì)說明，請參閱UG475，7系列FPGA的封裝和引出線的封裝標(biāo)記部分。

圖1：Spartan-7 FPGA訂購信息

1） -L1是低功率、-1L速度等級的訂購代碼。

如圖下圖所示，Artix-7、Kintex-7和Virtex-7 FPGA訂購信息適用于包括Pb Free在內(nèi)的所有封裝。有關(guān)設(shè)備標(biāo)記的更詳細(xì)說明，請參閱UG475，7系列FPGA的封裝和引出線的封裝標(biāo)記部分。

圖2：Artix-7、Kintex-7和Virtex-7 FPGA訂購信息 1） -L1是低功率、-1L速度等級的訂購代碼。
2） -L2是低功率、-2L速度等級的訂購代碼。
3） -G2是具有更高性能收發(fā)器的-2速度級設(shè)備的訂購代碼。
4） 某些封裝名稱與該封裝上的引腳數(shù)不完全匹配。有關(guān)封裝詳細(xì)信息，請參閱UG475:7系列FPGA封裝和引出線用戶指南。

審核編輯：黃飛

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