Xilinx XCV400E

Отличный выбор! Xilinx XCV400E — это классический представитель высокопроизводительной серии Virtex-E, которая в свое время совершила революцию в области программируемой логики. Вот подробное описание и технические характеристики.

Общее описание

Xilinx XCV400E — это FPGA (Field-Programmable Gate Array) из семейства Virtex-E, выпущенного в конце 1990-х — начале 2000-х годов. Это было второе поколение семейства Virtex, построенное на 0.18-микронной технологической процессе. Ключевыми улучшениями по сравнению с оригинальным Virtex стали:

• Значительно увеличенное количество логических ячеек.
• Встроенная поддержка дифференциальных стандартов (LVDS).
• Улучшенная архитектура блочной памяти (BlockRAM).
• Усовершенствованная система тактирования (Digital Clock Managers — DCM).

Микросхема была ориентирована на сложные, высокопроизводительные применения: телекоммуникации, сетевое оборудование, сложная цифровая обработка сигналов (ЦОС), прототипирование ASIC.

Ключевые технические характеристики

• Семейство: Virtex-E
• Техпроцесс: 0.18 мкм
• Напряжение ядра: 1.8 В
• Напряжение вводов/выводов: 3.3В, 2.5В, 1.8В (поддерживают широкий набор стандартов)
• Логические ячейки: примерно 10,800 (в терминологии Xilinx того периода — "логические ячейки", что примерно эквивалентно 400k "ворот" по маркетинговой классификации того времени).
• Конфигурационные ячейки (Flip-Flops): 19,440
• Блоки памяти (BlockRAM): 160 кбит (10 блоков по 16 кбит каждый, с возможностью конфигурации под различную разрядность).
• Программируемые вводы/выводы (User I/O): До 316 (зависит от корпуса).
• Слои металлизации: 6 слоев.
• Система тактирования: 4 блока DCM (Digital Clock Manager) для управления тактовыми сигналами (умножение, деление, сдвиг фазы, подавление джиттера).
• Архитектура: Основана на конфигурируемых логических блоках (CLB), каждый из которых содержит два среза (Slice) с LUT-таблицами (таблицы поиска) на 4 входа, триггерами и быстрой логикой переноса.
• Стандарты ввода/вывода: Поддерживает широкий набор, включая LVTTL, LVCMOS, PCI (33MHz), GTL, HSTL, SSTL, AGP и, что важно, LVDS.
• Конфигурация: Через JTAG-интерфейс, последовательную Flash-память (Platform Flash) или из внешнего микропроцессора.

Парт-номера (Part Numbers)

Парт-номер Xilinx формируется по схеме: XCV400E - <Количество контактов> <Тип корпуса> <Скоростная маркировка> <Диапазон температур> <Упаковка>.

Основные варианты:

1. По корпусам (наиболее популярные для этого кристалла):

   • BG560 — Ball Grid Array, 560 выводов. Самый большой корпус с максимальным количеством I/O.
   • FG680 — Fine-Pitch Ball Grid Array, 680 выводов (также с высоким числом I/O).
   • HQ240 — Plastic Quad Flat Pack, 240 выводов (меньше I/O, для менее сложных задач).
   • CS144 — Chip Scale Package, 144 вывода (компактный).

2. По скоростной маркировке:

   • -6 — Самая медленная версия.
   • -7 — Средняя скорость.
   • -8 — Более быстрая версия.
   • -10 — Максимально быстрая версия для этого семейства.

3. По диапазону температур:

   • C — Commercial (0°C до +85°C).
   • I — Industrial (-40°C до +100°C).
   • M — Military (-55°C до +125°C). Для Virtex-E встречается реже.

Примеры полных парт-номеров:

• XCV400E-6BG560C — Commercial диапазон, скорость -6, корпус BG560.
• XCV400E-8FG680I — Industrial диапазон, скорость -8, корпус FG680.
• XCV400E-7HQ240C — Commercial диапазон, скорость -7, корпус HQ240.

Совместимые и альтернативные модели

1. Внутри семейства Virtex-E (прямые аналоги по архитектуре):

Модели можно масштабировать в зависимости от требуемого размера. Все они используют одинаковые инструменты разработки (ISE) и имеют схожую архитектуру.

• XCV50E, XCV100E, XCV200E — Меньшие по размеру и более дешевые модели.
• XCV600E, XCV1000E, XCV1600E, XCV2000E, XCV2600E, XCV3200E — Более крупные и мощные модели в том же семействе. XCV3200E был топовой моделью линейки.

2. Предыдущее поколение (архитектурно близкое, но с ограничениями):

• Оригинальное семейство Virtex (не "E"): Например, XCV400. Отличается техпроцессом 0.22 мкм, напряжением ядра 2.5В, отсутствием встроенной поддержки LVDS и меньшим количеством ресурсов. Конфигурация пинов может быть совместима, но электрические и временные параметры — разные. Прямая замена невозможна без переразводки платы и проверки электротехнических характеристик.

3. Последующие поколения (более современные альтернативы):

Эти семейства имеют другую архитектуру, значительно большую производительность, но не являются прямыми drop-in заменами. Требуется миграция проекта и, как правило, переразводка платы.

• Virtex-II / Virtex-II Pro: Следующее поколение (0.15/0.13 мкм), с улучшенной архитектурой, встроенными процессорными ядрами (PowerPC в Pro) и блоками умножения.
• Virtex-4, Virtex-5, Virtex-6: Более современные семейства с архитектурой ASMBL, встроенными GTP/GTX трансиверами, блоками DSP.
• 7-series и новее (Artix-7, Kintex-7, Virtex-7): Основаны на единой архитектуре, 28нм техпроцесс и ниже. Современная замена для старых проектов на Virtex-E с точки зрения логических возможностей.

Важное примечание по совместимости: Для работы с XCV400E требуется старая версия ПО Xilinx ISE WebPACK (версии 10.1 или около того). Современные инструменты Vivado не поддерживают семейство Virtex-E.