Xilinx Virtex-4 LX Series FPGA - XC4VLX40 / XC4VLX100 / XC4VLX200 Descripción general técnica

La familia Xilinx Virtex-4 LX está diseñada para aplicaciones de alto rendimiento con uso intensivo de lógica que requieren una gran densidad lógica, abundantes recursos de E/S y un comportamiento de temporización determinista. Dispositivos como XC4VLX40, XC4VLX100, y XC4VLX200 siguen estando muy extendidas en infraestructuras de telecomunicaciones, automatización industrial, sistemas de defensa y plataformas integradas de alta fiabilidad.

Estos dispositivos combinan la avanzada tecnología de proceso CMOS de 90 nm con una arquitectura de estructura lógica optimizada, lo que permite un alto rendimiento del sistema a la vez que mantiene un funcionamiento estable en amplios rangos de temperatura.

LXB Semicon dispone actualmente de stock para los siguientes modelos de FPGA Xilinx Virtex-4 LX:

XC4VLX200-10FFG1513I
XC4VLX200-11FFG1513I
XC4VLX200-10FFG1513C
XC4VLX200-11FFG1513C

XC4VLX40-10FFG668I
XC4VLX40-11FFG668I
XC4VLX40-10FFG668C
XC4VLX40-11FFG668C

XC4VLX100-10FFG1148I
XC4VLX100-11FFG1148I
XC4VLX100-10FFG1148C
XC4VLX100-11FFG1148C

Todas estas piezas son dispositivos Xilinx originales y son físicamente en stock en LXB Semicon, listos para un envío rápido. Esto nos permite apoyar los programas de producción urgentes y reducir los plazos de entrega de los clientes.

Arquitectura y recursos lógicos

Virtex-4 LX implementan una arquitectura lógica escalable basada en bloques lógicos configurables (CLB) compuestos por:

• Células lógicas basadas en LUT de 4 entradas

• Cadenas de transporte de alto rendimiento para aceleración aritmética

• RAM distribuida y LUT de registro de desplazamiento (SRL)

• Mosaicos de gestión de reloj dedicados (DCM)

Comparación de la densidad lógica

Esta gama de densidades permite a los diseñadores escalar desde diseños centrados en el control hasta sistemas de procesamiento embebido multinúcleo sin cambiar la arquitectura FPGA.

Grados de velocidad y rendimiento de sincronización

Los dispositivos incluidos en la lista son -10 y -11 grados de velocidad, que representan dos niveles de rendimiento:

• -11 Grado de velocidad
  Optimizado para frecuencias de reloj máximas más altas y márgenes de temporización más ajustados. Adecuado para procesamiento de datos en tiempo real, interfaces de alta velocidad y rutas lógicas sensibles a la latencia.

• -10 Grado de velocidad
  Rendimiento equilibrado con eficiencia energética mejorada y restricciones de temporización relajadas. Suelen seleccionarse para diseños industriales y de infraestructura con costes optimizados.

Los diseñadores suelen seleccionar el grado de velocidad en función de los requisitos de cierre de temporización de la ruta crítica y de las limitaciones del presupuesto de energía.

Opciones de encapsulado y capacidad de E/S

Los encapsulados FFG (Fine-Pitch Flip-Chip BGA) ofrecen un elevado número de patillas y unas excelentes características de integridad de la señal.

Paquetes compatibles con esta serie

La gran capacidad de E/S permite la compatibilidad con:

• LVTTL / LVCMOS

• Señalización diferencial LVDS

• Interfaces de memoria de alta velocidad

• Buses de datos multicanal en paralelo

Esta flexibilidad hace que Virtex-4 LX sea adecuado para plataformas con muchas interfaces, como tarjetas de línea de telecomunicaciones y controladores industriales.

Grados de temperatura: Comercial vs Industrial

Los modelos de la lista incluyen C (Comercial) y I (Industrial) grados de temperatura:

• Comercial (C): 0°C a +85°C
  Adecuado para centros de datos, equipos de laboratorio y entornos interiores controlados.

• Industrial (I): -40°C a +100°C
  Diseñado para equipos de exterior, automatización de fábricas, sistemas de transporte y plataformas integradas robustas.

Las piezas de calidad industrial suelen especificarse en sistemas de misión crítica que requieren un funcionamiento estable a largo plazo en condiciones ambientales adversas.

Memoria y funciones integradas

Los dispositivos Virtex-4 LX integran:

• RAM distribuida dentro de los bloques lógicos

• Bloque RAM (BRAM) para almacenamiento en búfer e implementación FIFO

• Redes de reloj de alto rendimiento

• Múltiples gestores de reloj digital (DCM)

Estos recursos permiten a los diseñadores

• Almacenamiento en tiempo real

• Procesamiento de paquetes de protocolo

• Máquinas de estado integradas

• Canalizaciones de adquisición de datos de alta velocidad

Escenarios típicos de aplicación

La familia XC4VLX40 / XC4VLX100 / XC4VLX200 se utiliza habitualmente en:

Equipos de telecomunicaciones

• Procesamiento de banda base

• Clasificación de paquetes

• Lógica de conmutación de backplane

Automatización industrial

• Sistemas de control de movimiento

• Ampliación lógica del PLC

• Pasarelas Ethernet industriales

Defensa y aeroespacial

• Preprocesamiento de señales de radar

• Plataformas de comunicación seguras

• Controladores de interfaz de aviónica

Sistemas médicos y de imagen

• Agregación de datos a alta velocidad

• Canalización de la adquisición de imágenes

• Control de la instrumentación de diagnóstico

Ciclo de vida largo y compatibilidad con sistemas heredados

Aunque Virtex-4 es una generación de FPGA madura, muchos sistemas OEM siguen dependiendo de estos dispositivos debido a:

• Largos ciclos de cualificación de los productos

• Requisitos reglamentarios de certificación

• Limitaciones de los costes de rediseño del sistema

En consecuencia, el abastecimiento estable y la compatibilidad con los diseños de PCB existentes siguen siendo fundamentales para el mantenimiento y la continuidad de la producción.

Resumen

En Xilinx Virtex-4 LX serie que incluye XC4VLX40, XC4VLX100, y XC4VLX200 sigue ofreciendo un rendimiento lógico fiable de alta densidad para sistemas industriales y de infraestructura.

Con múltiples grados de velocidad, opciones de temperatura ampliadas y encapsulados BGA de gran número de patillas, estos dispositivos siguen siendo adecuados para su implantación a largo plazo en aplicaciones integradas sensibles al rendimiento.