題目可能有點大,主要介紹Xilinx和Altera公司的主流晶片的選型(包括中低高端産品的介紹)和兩大廠家的命名規則,主要看封裝和邏輯數量。
1.主流晶片選型
1.1Xilinx主流晶片選型
老規矩,先上個文檔,可以自行下載下傳:
http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942146
在采用FPGA電路設計中,首先要進行晶片選型。而晶片選型都是根據你的設計需求來找器件,不确定需求的話就無從談起選型。需求可能涉及以下幾個方面:
1.1.1選型要求
.時脈速度(邏輯時鐘、IO時鐘等),不同Family能達到的速度不同
.時鐘數量,不同Family的時鐘資源不同
.IO數目和支援的電平标準
.闆上封裝(焊接方式、體積大小)
.其他各種硬核功能(PowerPC,MGT,GTP,TEMAC等)
.功耗要求,順便考慮散熱空間
.非易失性要求,Spartan A系列有内置Flash
.産品調試和更新擴容空間,比如調試時用較大的器件,完成後改用同樣封裝較小規模的器件
.最後,當然是選擇滿足所有要求中成本效益最高的一款。
Xilinx 主流晶片選型
1.1.2 主流PLD産品
1.1.2.1XC9500XL XC9500 Flash 工藝PLD,常見型号有XC9536,XC9572,XC95144等。型号後兩位表示宏單元數量
XC9500XL系列目前仍然是Xilinx 主要的PLD産品

1.1.2.2CoolRunner-II:1.8v低功耗PLD産品,
簡評:靜态功耗很低,性能名額優于XC9500,主要用于電池供電系統,國内使用者還不是非常廣泛
1.1.3.主流FPGA産品
Xilinx的主流FPGA分為兩大類,一種側重于低成本應用,容量中等,性能可以滿足一般的邏輯設計要求,如Spartan系列;還有一種側重于高性能應用,容量大,性能能滿足各類高端應用,如Virtex系列,使用者可以根據自己實際應用要求進行選擇。在性能可以滿足的情況下,優于選擇低成本器件。
1.1.3.1Spartan-3/3L:新一代FPGA産品,結構與VirtexII類似,全球第一款90nm工藝FPGA,1.2V核心,于2003年開始陸續推出。
簡評:成本低廉,總性能名額不是很優秀,适合低成本應用場合,是Xilinx未來幾年在低端FPGA市場上的主要産品,目前市場上低容量型号很容易購買到。大容量相對少一些。
1.1.3.2Spartan-3E:Xilinx最新推出的低成本FPGA,基于Spartan-3/3L,對性能和成本進一步優化
簡評:成本低廉,總性能名額不是很優秀,适合低成本應用場合,是Xilinx 未來幾年在低端FPGA市場上的主要産品,目前剛剛推出,很多型号還沒有大批量生産。
1.1.3.3Spartan-6:新一代FPGA,采用45nm工藝FPGA,1.0V核心。Spartan-6繼承了Spartan-3上廣受好評的Device DNA技術。在Spartan-6的某些型号上增加了和Virtex5上面的AES加密技術,在安全性上面更加增強。
1.1.3.4Spartan-6 LX – 為針對需要提供最低成本,邏輯資源豐富
1.1.3.5Spartan-6 LXT – 為串行連接配接提供最低風險和最低成本,豐富的邏輯,高速的收發器
1.1.3.6 Virtex-4:Xilinx 最新一代高端FPGA産品,包含三個子系列:LX,SX,FX
簡評:各項名額比上一代VirtexII均有很大的提高,獲得2005年EDN雜志最佳産品稱号,從2005年年底開始批量生産,将逐漸取代VirtexII,VirtexII-Pro,是未來幾年Xilinx在高端FPGA市場中的最重要的産品,
1.1.3.7Virtex-4 LX:側重普通邏輯應用,2005年年底開始量産
1.1.3.8Virtex-4 SX:側重數字信号處理,DSP子產品比較多,2006年年初開始量産
1.1.3.9Virtex-4 FX:內建PowerPC和高速接口收發子產品,2006年年初開始量産
1.1.3.10Virtex-5:最新的FPGA産品,65nm工藝FPGA,1.0v核心,低功耗,2007年6月份開始供貨。
Virtex-5目标市場将是電信基礎設施、航空航天裝置、網絡安全、多路數字音視訊監控和工業控制應用。面向高性能邏輯應用市場的三款Virtex-5 LX系列平台FPGA,即Virtex-5 LX50、LX85和LX110器件。
1.1.3.11Virtex-5 LX:針對高性能邏輯進行優化
1.1.3.12Virtex-5 LXT:針對具有低功耗串行I/O的高性能邏輯進行優化
1.1.3.13Virtex-5 SXT:針對具有低功耗串行 I/O的高性能算術和存儲密集型DSP進行優化
1.1.3.14Virtex-5 FXT:針對嵌入式處理和超高速串行I/O進行優化
1.1.3.15Virtex-6 FPGA系列包括三個面向應用領域而優化的FPGA平台,分别提供了不同的特性和功能組合來更好的滿足不同客戶應用的需求:
1.1.3.16Virtex-6 LXT:優化目标應用需要高性能邏輯、DSP以及基于低功耗GTX 6.5gbps串行連接配接能力
1.1.3.17Virtex-6 SXT:優化目标應用需要超高性能DSP以及低功耗GTX 6.5串行收發器的串行連接配接能力
1.1.3.18Virtex-6 HXT:作為優化的通信應用需要最高的串行連接配接能力,多達64個GTH串行收發器可提供高達11.2bps帶寬
1.1.3.19Virtex-6器件最實用的幾個高性能應用:無線基礎設施,有線網絡,廣播裝置等
1.1.3.20Virtex-II Virtex-II:2002年推出,0.15um工藝,1.5v核心,大規模高端FPGA産品
簡評:Xilinx比較成功的産品,目前在高端産品中使用廣泛,新設計推薦使用者轉到Virtex-4 器件上
1.1.3.21Virtex-II Pro:基于VirtexII的結構,内部內建CPU和高速接口的FPGA産品
簡評:Xilinx第一款內建powerPC和高速收發子產品的FPGA,新設計推薦使用者轉到Virtex-4FX器件上
更多可程式設計器件産品
Xilinx公司還有很多任然在廣泛使用的可程式設計器件産品,如:SpartanIIE,SpartanII,Spartan,Virtex E,XV4000等等,想了解和檢視這些産品,
1.1.4.CoolRunner(XPLA3)原是PHILIPS公司的PLD産品,99年被Xilinx收購,特點是功耗很低,已經被CoolRunnerII取代。
簡評:業界第一個低功耗PLD,适合用于電池供電系統,建議改用CoolRunnerII
其他型号還有:XCR3256XL,XCR3384,XCR3960
SPartan:中等規模SRAM工藝FPGA,已經被SpartanIIE,Spartan3等新産品取代。
簡評:Xilinx早期的低端FPGA器件
Spartan-II:2.5VSRAM工藝FPGA,SPARTAN的更新産品。
簡評:由于SpartanII是Xilinx唯一可以直接支援5v接口的主流FPGA,是以對于一些5v接口應用,仍然是一個比較好的選擇
Spartan-IIE:1.8v核心,中等規模FPGA,與Virtex-E的結構基本一樣,是Virtex-E的低價格版本。
簡評:低成本FPGA,使用仍然很廣泛
Virtex/Virtex-E: 大規模SRAM工藝FPGA,逐漸被VirtexII,VirtexII-Pro,Virtex4取代
簡評:1999-2002年期間最成功的FPGA,目前已經被VirtexII等FPGA替代
其他型号還有:XCV812E,XCV405E等
早期型号:XC4000系列:主要有XC4000E(5V),XC400XL/XLA(3.3v),XC4000XV(2.5V)容量從64到8464個CLB,此外還有XC3000等更早期間,已經淘汰,不推廣。
為大家設計電路提供友善,上海亞銳電子科技有限公司代理Xilinx 晶片器件商用級、工業級的一系列晶片資源,具體型号如下表:
1.2Altera主流晶片選型
老規矩,先上文檔:
中文版:http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942196
英文版:http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942230
建議大家下載下傳英文版(2015版=.=)的看,因為中文版釋出的時間比較早,如果不能滿足大家的學習需求,建議大家去Altera官網去下載下傳最新的文檔,正常情況下,官網會定時更新自己的選型手冊的。
下面簡單介紹下主流的晶片吧,現實中也比較常見的,下圖一眼就能看出A廠家的FPGA和CPLD系列型号:
1.2.1 低成本FPGA Cyclone
1.2.1.1 Cyclone I系列FPGA
Cyclone I系列FPGA是目前市場上成本效益最優且價格最低的FPGA。Cyclone器件具有為大批量價格敏感應用優化的功能集,這些應用市場包括消費類、工業類、汽車業、計算機和通信類。Cyclone器件現正在發售中。
簡評:1.5V SRAM工藝,容量從2,910至20,060個邏輯單元,具有多達294912bit嵌入RAM。Cyclone FPGA支援各種單端I/O标準如LVTTL、LVCMOS、PCI和SSTL-2/3,通過LVDS和RSDS标準提供多達129個通道的差分I/O支援。每個LVDS通道高達640Mbps。Cyclone器件具有雙資料速率(DDR) SDRAM和FCRAM接口的專用電路。Cyclone I FPGA中有兩個鎖相環(PLLs)提供六個輸出和層次時鐘結構,以及複雜設計的時鐘管理電路。這些業界最高效架構特性的組合使得FPGA系列成為ASIC最靈活和最合算的替代方案。
1.2.1.2Cyclone II 或者低功耗Cyclone III FPGA。
簡評:Altera Cyclone II 采用全銅層、低K值、1.2伏SRAM工藝設計,裸片尺寸被盡可能最小的優化。采用300毫米晶圓,以TSMC成功的90nm工藝技術為基礎,Cyclone II 器件提供了4,608到68,416個邏輯單元(LE),并具有一整套最佳的功能,包括嵌入式18比特x18比特乘法器、專用外部存儲器接口電路、4kbit嵌入式存儲器塊、鎖相環(PLL)和高速差分I/O能力。
Cyclone II 器件擴充了FPGA在成本敏感性、大批量應用領域的影響力,延續了第一代Cyclone器件系列的成功。
Cyclone III FPGA是Altera Cyclone系列的第三代産品。Cyclone III FPGA系列前所未有地同時實作了低功耗、低成本和高性能,進一步擴充了FPGA在成本敏感大批量領域中的應用。
(TSMC)的65-nm低功耗(LP)工藝技術,Cyclone III 器件對晶片和軟體采取了更多的優化措施,在所有65-nm FPGA中是功耗最低的,在對成本和功耗敏感的大量應用中,提供豐富的特性推動寬帶并行處理的發展。
Cyclone III 系列包括8個型号,容量在5K至120K邏輯單元(LE)之間,最多534個使用者I/O引腳。Cyclone III 器件具有4-Mbit嵌入式存儲器、288個嵌入式18x18乘法器、專用外部存儲器接口電路、鎖相環(PLL)以及高速差分I/O等。
Cyclone III FPGA系列為成本敏感的各種大批量應用提供多種器件和封裝選擇。Cyclone III 器件結溫在-40°C至125°C之間,有三種溫度等級,支援各種工作環境。請參考Cyclone III 器件手冊,了解詳細資訊。
1.2.1.3Altera Cyclone IV系列FPGA
Altera Cyclone IV系列FPGA拓展了Cyclone FPGA系列的領先優勢,為市場提供成本最低、功耗最低并具有收發器的FPGA。Cyclone IV FPGA系列含有兩種型号——3.125-Gbps收發器的Cyclone IV GX FPGA以及帶有1.0V選擇的Cyclone IV E FPGA,在降低成本的同時幫助您滿足了提高帶寬的需求。
1.2.1.3Altera Cyclone V系列FPGA
Altera Cyclone V FPGA實作了業界最低的系統成本和功耗,其性能水準滿足了您突出大批量應用優勢的需求。從三種型号中進行選擇:
Cyclone V E FPGA
-Gbps收發器的Cyclone V GX FPGA
G收發器的Cyclone V GT FPGA
ARM9的硬核處理器系統(HPS)和邏輯的Cyclone V SE SoC FPGA
ARM的HPS3-Gbps收發器的Cyclone V SX SoC FPGA
ARM的HPS5-Gbps收發器的Cyclone V ST SoC FPGA
1.2.2中端FPGA Arria系列
簡評:Arria GX FPGA 是獲得大獎的中端 FPGA 系列。Arria GX FPGA采用了與成熟的 Stratix? II GX 系列相同的收發器技術。通過改進收發器,開發高效的 I/O 單元, Arria GX FPGA 為當今的主流高速協定連接配接提供了高成本效益解決方案。
1.2.2.1Arria II系列FPGA
簡評:40-nm Arria II FPGA系列是功耗最低的FPGA,并且帶有6.375-Gbps收發器、高達 550 MHz 的高性能數字信号處理 (DSP)。
1.2.2.1Arria V系列FPGA
簡評:10G/40G線路卡以及演播室調音台等中端應用,28-nm Arria V FPGA系列為這些應用提供了功耗最低、帶寬最大的FPGA
-GbpsArria V GX FPGA
-GbpsArria V GT FPGA
Gbps收發器的Arria V GZ FPGA
ARM(HPS)-GbpsArria V SX SoC FPGA
ARMHPS10-GbpsArria V ST SoC FPGA
1.2.3高端FPGA Stratix系列
1.2.3.1Stratix II GX FPGA I/OStratix II GX20FPGA.
簡評:Stratix II GX器件在收發器子產品中含有特定的硬體知識産權(IP),支援多種主要協定,包括PCI Express、通用電氣接口6 Gbps(CEI-6G)、串行數字接口(SDI)、XAUI、SONET、千兆以太網、Serial RapidIOTM 和SerialLite II标準。也可以旁路子產品,為定制收發器應用提供解決方案。
在Stratix GX器件中,對收發器進行了優化,可提供低功耗解決方案,特别适合散熱困難的背闆應用。
Stratix II GX器件采用1.2V、90nm、SRAM工藝,密度範圍為33,880至132,540等價LE,具有6.7 Mbits的片内RAM,數字信号處理(DSP)子產品提供的(18位×18位)嵌入式乘法器數量高達252個。
除了高速收發器以外,Stratix II GX可提供76個源同步差分信号I/O引腳,帶有專用動态相位對齊(DPA)電路,可工作在最大1 Gbps速率下。I/O引腳還具有專用串化器/解串器(SERDES)電路,支援LVDS和HyperTransport? 差分I/O電氣标準,以及高速通信接口—包括萬兆以太網XSBI、SFI-4、PI-4.2、HyperTransport、RapidIO?和UTOPIA IV标準。
Stratix II GX FPGA系列具有8個鎖相環(PLL)和16個全局時鐘網絡,提供含有多級時鐘結構的完整時鐘管了解決方案。此外,Stratix II器件還具有設計安全、片内比對和遠端系統更新能力。
1.2.3.2 Stratix III FPGA 系列
Stratix III FPGA 系列含有以下幾種型号:
Stratix III L 器件主要針對邏輯較多的應用
Stratix III E 器件主要針對數字信号處理 (DSP) 和存儲器較多的應用
簡評:1)Stratix III 器件具有縱向移植能力,不僅在L和E型号内部,而且在型号之間都可以實作移植,在器件選擇上非常靈活。 Stratix III FPGA第一次可以用作Stratix IV E器件的移植平台。應用筆記AN557:Stratix III至Stratix IV E跨系列移植指南詳細介紹了這一移植途徑。2)業界領先的體系結構:Altera的Stratix系列有業界一流的體系結構,并進一步在65-nm工藝節點上進行了優化。是以,Stratix III FPGA是您新一代高端系統設計的理想解決方案。3)Stratix III FPGA的關鍵增強特性包括:
在所有高性能FPGA中,最低的功耗需求 - 比 Stratix II 低 %,沒有熱沉或者強制空氣散熱帶來的可靠性風險。
更好的性能推動了下一代系統的發展 – 性能比 Stratix II 高性能FPGA提高了%。
更大的容量使您能夠實作內建度更高的産品,進而降低了成本和電路闆面積 – 容量是Stratix II FPGA的兩倍。
高達-MHz DDR3的高性能存儲器接口
性能達到 Gbps的LVDS,在LVDS I/O上支援串行千兆位媒體無關接口(SGMII)。
1.2.3.3Stratix IV系列FPGA
簡評:Altera 的40-nm解決方案進一步提高了晶片系統 (SoC) 的內建度,使您能夠徹底的進行産品創新。Stratix IV FPGA 的8.5 Gbps收發器和快速DDR3存儲器接口實作了前所未有的系統帶寬,其基礎架構具有最高的密度、最好的性能和最低的功耗。Stratix IV FPGA 與HardCopy IV ASIC 結合後,實作了 FPGA和ASIC低風險原型開發的優勢。
Stratix IV FPGA 系列包括以下三種器件型号:
Stratix IV GT (基于收發器) FPGA:具有 K 邏輯單元 (LE) 和 個全雙工基于 CDR 的收發器,速率達到 Gbps。
Stratix IV GX (基于收發器) FPGA:具有 K 邏輯單元 (LE) 和 個全雙工基于 CDR 的收發器,速率達到 Gbps。
Stratix IV E (增強型器件) FPGA:具有 K LE,-Mbit RAM,, 個 x 位乘法器。
特點:Stratix IV FPGA 支援縱向移植, 在每一系列型号中都能靈活的進行器件選擇。而且, Stratix III 和 Stratix IV E器件之間有縱向移植途徑,是以,您現在可以在 Stratix III 器件上啟動設計,不需要改動 PCB 就能夠轉到容量更大的 Stratix IV E 器件上。
1.2.3.4Stratix V系列FPGA
簡評:Altera 28-nm Stratix V FPGA在高端應用中實作了業界最大帶寬和最高系統內建度,非常靈活,降低了成本和總功耗。
Stratix V FPGA系列包括四個器件型号:
帶有收發器的Stratix V GX FPGA:內建了個全雙工、支援背闆應用的-Gbps收發器,以及高達 MHz的 x72位DIMM DDR3存儲器接口。
帶有增強數字信号處理(DSP)功能和收發器的Stratix V GS FPGA:內建了,個位 x 位高性能精度可調乘法器、支援背闆應用的個全雙工、-Gbps收發器,以及高達 MHz的 x72位DIMM DDR3存儲器接口。
帶有收發器的Stratix V GT FPGA:內建了個-Gbps收發器,個全雙工、支援Gbps背闆應用的收發器,以及高達 MHz的 x72位DIMM DDR3存儲器接口。
Stratix V E FPGA:具有K LE、 Mb RAM、個位 x 位高性能精度可調乘法器和個I/O。
對于Cyclone V系列由于內建了硬核處理器,是以把FPGA的應用範圍又提高了,是以本人也專門對這個系列做了調研,但是實在不想打字了,大家去下載下傳看看吧,感興趣的話:
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