Spartan-7 FPGA的詳細(xì)白皮書資料說明

　　Spartan-7 FPGA 將高性能 28nm 可編程架構(gòu)與低成本小尺寸封裝完美結(jié)合在一起，同時(shí)滿足高性能與小型 PCB 尺寸需求。

　　Spartan-7 系列器件的主要優(yōu)勢(shì)包括：

　　? 采用 28HPL （High performance/low power 高性能低功耗） 工藝，具有最高單位功耗性能比

　　? 28nm 架構(gòu)擴(kuò)展，可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)復(fù)用

　　? Vivado? Design Suite 可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的低成本設(shè)計(jì)輸入與驗(yàn)證上述優(yōu)勢(shì)使得 Spartar-7 FPGA 系列可以低功耗、低總成本為設(shè)計(jì)人員提供了必要資源，可滿足低成本應(yīng)用的要求。

　　賽靈思 Spartan FPGA 系列自 1998 年問世以來就一直是業(yè)界領(lǐng)先的成本優(yōu)化型 FPGA 產(chǎn)品系列。該系列包含數(shù)代成本優(yōu)化型小尺寸器件，旨在實(shí)現(xiàn)橋接、交換、控制、處理、接口等功能。但為了滿足當(dāng)今低成本應(yīng)用（諸如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) （I-IoT）、高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng) （ADAS）/ 駕駛員感知系統(tǒng)以及新一代通信系統(tǒng)等）的性能和功能要求，單單邏輯遠(yuǎn)不能滿足其需求。為應(yīng)對(duì)日益提高的功能和小尺寸要求，Spartan-7 系列致力于在小面積封裝中提供成本優(yōu)化的高性能可編程邏輯。

　　賽靈思在開發(fā)7 系列（Artix-7、Kintex-7 以及 Virtex-7）器件過程中與臺(tái)積公司 （TSMC） 通力合作，共同開發(fā)出了 28nm HPL 工藝。高介電層金屬閘 （HKMG） 工藝提供了高性能與低功耗的最佳組合，能幫助打造出滿足不同市場(chǎng)需求的不同產(chǎn)品系列。Spartan-7 FPGA 采用與成熟的 7 系列相同的 28HPL 工藝，以及眾多底層架構(gòu)元件，從而使其成為結(jié)構(gòu)緊湊的成本優(yōu)化型 FPGA 系列器件。該產(chǎn)品系列具備很高的邏輯和 I/O 性能，功耗也得到嚴(yán)格控制，可采用很小的封裝，而且價(jià)格低廉。得益于工藝的靈活性，該器件可在兩種不同內(nèi)核電壓下工作，使用戶能夠在最高性能與最低功耗之間權(quán)衡。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的FPGA 使用的 28LP （Low Power 低功耗） 工藝相比，28HPL 工藝具有足夠?qū)挼墓ぷ鞔翱?，使器件能?shí)現(xiàn)更好的性能/ 功耗指標(biāo)，即以更低功耗實(shí)現(xiàn)更高性能。見圖 1。

　　邏輯結(jié)構(gòu)是所有 FPGA 架構(gòu)的核心。邏輯單元是器件容量與功能的統(tǒng)一測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)人員要想理解用器件能做什么事情，還需要深入了解一下其中的構(gòu)建模塊。Spartan-7 FPGA 采用一個(gè)包含 Slice 的可配置邏輯塊 （CLB） ；Slice 由查找表 （LUT）、進(jìn)位鏈和寄存器構(gòu)成。這些 Slice 經(jīng)過配置可以執(zhí)行邏輯功能、算數(shù)功能、存儲(chǔ)器功能以及移位寄存器功能。

　　隨著 Spartan-7 FPGA 產(chǎn)品的更新?lián)Q代，CLB 中的資源數(shù)量也在發(fā)展演變，以便不斷以合適的成本提供最佳功能。例如，第一代 Spartan 器件（于上世紀(jì) 90 年代末推出）中的 CLB 包含一個(gè) 3 輸入 LUT、兩個(gè) 4輸入 LUT 和兩個(gè)寄存器。與 Spartan-7 FPGA 的 CLB 中的八個(gè) 6 輸入 LUT 和十六個(gè)寄存器相比，不難看出器件功能的進(jìn)步。見圖 2。