Xilinx Virtex-4 LX Series FPGA — XC4VLX40 / XC4VLX100 / XC4VLX200 Tổng quan kỹ thuật
Gia đình sản phẩm Xilinx Virtex-4 LX được thiết kế cho các ứng dụng logic cường độ cao đòi hỏi mật độ logic lớn, tài nguyên I/O dồi dào và hành vi thời gian xác định. Các thiết bị như XC4VLX40, XC4VLX100, và XC4VLX200 Vẫn được triển khai rộng rãi trong hạ tầng viễn thông, tự động hóa công nghiệp, hệ thống quốc phòng và các nền tảng nhúng có độ tin cậy cao.
Các thiết bị này kết hợp công nghệ quy trình CMOS 90nm tiên tiến với kiến trúc mạch logic tối ưu, cho phép đạt được thông lượng hệ thống cao đồng thời duy trì hoạt động ổn định trong phạm vi nhiệt độ mở rộng.
Hiện tại, LXB Semicon có sẵn hàng cho các mẫu FPGA Xilinx Virtex-4 LX sau đây:
XC4VLX200-10FFG1513I
XC4VLX200-11FFG1513I
XC4VLX200-10FFG1513C
XC4VLX200-11FFG1513C
XC4VLX40-10FFG668I
XC4VLX40-11FFG668I
XC4VLX40-10FFG668C
XC4VLX40-11FFG668C
XC4VLX100-10FFG1148I
XC4VLX100-11FFG1148I
XC4VLX100-10FFG1148C
XC4VLX100-11FFG1148C
Tất cả các bộ phận này đều là Thiết bị Xilinx gốc và là Hàng có sẵn tại kho của LXB Semicon, Sẵn sàng cho việc vận chuyển nhanh chóng. Điều này giúp chúng tôi hỗ trợ các lịch trình sản xuất khẩn cấp và giảm thời gian chờ đợi của khách hàng.
Tài nguyên về Kiến trúc và Logic
Virtex-4 LX Các thiết bị triển khai kiến trúc logic có khả năng mở rộng dựa trên các khối logic có thể cấu hình (CLBs) bao gồm:
Tế bào logic dựa trên LUT có 4 đầu vào
Dây chuyền truyền tải hiệu suất cao cho tăng tốc tính toán
Bộ nhớ RAM phân tán và bộ tra cứu thanh ghi dịch (SRL)
Các khối quản lý đồng hồ chuyên dụng (DCMs)
So sánh mật độ logic
| Thiết bị | Tế bào logic (xấp xỉ) | Trường hợp sử dụng điển hình |
|---|---|---|
| XC4VLX40 | ~41.000 | Logic điều khiển, xử lý giao thức |
| XC4VLX100 | ~102.000 | Mạng lưới quy mô trung bình và tổng hợp tín hiệu |
| XC4VLX200 | ~200.000 | Xử lý mật độ cao và hệ thống đa kênh |
Dải mật độ này cho phép các nhà thiết kế mở rộng từ các thiết kế tập trung vào điều khiển lên đến các hệ thống xử lý nhúng đa lõi mà không cần thay đổi kiến trúc FPGA.
Đánh giá tốc độ và hiệu suất thời gian
Các thiết bị được liệt kê bao gồm -10 và -11 cấp độ tốc độ, đại diện cho hai cấp độ hiệu suất:
-11 Cấp độ tốc độ
Được tối ưu hóa cho tần số đồng hồ tối đa cao hơn và biên độ thời gian chặt chẽ hơn. Phù hợp cho xử lý dữ liệu thời gian thực, giao diện tốc độ cao và các đường dẫn logic nhạy cảm với độ trễ.-10 Cấp độ tốc độ
Hiệu suất cân bằng với hiệu quả năng lượng được cải thiện và các yêu cầu về thời gian linh hoạt. Thường được lựa chọn cho các thiết kế công nghiệp và hạ tầng tối ưu hóa chi phí.
Các nhà thiết kế thường lựa chọn cấp độ tốc độ dựa trên yêu cầu đóng cửa thời gian đường dẫn quan trọng và giới hạn ngân sách công suất.
Tùy chọn gói và khả năng I/O
Các gói FFG (Fine-Pitch Flip-Chip BGA) cung cấp khả năng hỗ trợ số chân cao và đặc tính tính toàn vẹn tín hiệu mạnh mẽ.
Các gói được hỗ trợ trong loạt này
| Gói | Số lượng chân | Ứng dụng điển hình |
|---|---|---|
| FFG668 | 668 chân | Bo mạch nhỏ gọn với nhu cầu I/O vừa phải |
| FFG1148 | 1.148 ghim | Hệ thống đa giao diện |
| FFG1513 | 1.513 ghim | Hệ thống có mật độ kênh cao và hệ thống bo mạch chính |
Khả năng I/O lớn cho phép hỗ trợ:
LVTTL / LVCMOS
Tín hiệu vi sai LVDS
Giao diện bộ nhớ tốc độ cao
Các bus dữ liệu song song đa kênh
Sự linh hoạt này khiến Virtex-4 LX phù hợp với các nền tảng có nhiều giao diện như thẻ dòng viễn thông và bộ điều khiển công nghiệp.
Cấp độ nhiệt độ: Thương mại so với Công nghiệp
Các mẫu được liệt kê bao gồm cả C (Thương mại) và Tôi (Công nghiệp) Các cấp độ nhiệt độ:
Thương mại (C): 0°C đến +85°C
Phù hợp cho trung tâm dữ liệu, thiết bị phòng thí nghiệm và môi trường trong nhà được kiểm soát.Công nghiệp (I): –40°C đến +100°C
Được thiết kế cho thiết bị ngoài trời, tự động hóa nhà máy, hệ thống vận tải và các nền tảng nhúng bền bỉ.
Các linh kiện công nghiệp thường được sử dụng trong các hệ thống quan trọng đòi hỏi hoạt động ổn định trong thời gian dài dưới điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Bộ nhớ và các tính năng nhúng
Các thiết bị Virtex-4 LX tích hợp:
Bộ nhớ RAM phân tán trong các khối logic
Block RAM (BRAM) dùng cho đệm và thực hiện FIFO
Mạng đồng hồ hiệu suất cao
Nhiều Quản lý Đồng hồ Kỹ thuật số (DCM)
Các tài nguyên này cho phép các nhà thiết kế triển khai:
Đệm thời gian thực
Xử lý gói tin giao thức
Máy trạng thái nhúng
Hệ thống thu thập dữ liệu tốc độ cao
Các tình huống ứng dụng điển hình
Dòng sản phẩm XC4VLX40 / XC4VLX100 / XC4VLX200 thường được triển khai trong:
Thiết bị viễn thông
Xử lý tín hiệu cơ sở
Phân loại gói tin
Logic chuyển mạch backplane
Tự động hóa công nghiệp
Hệ thống điều khiển chuyển động
Mở rộng logic PLC
Cổng Ethernet công nghiệp
Quốc phòng và Hàng không vũ trụ
Xử lý tín hiệu radar trước khi xử lý
Các nền tảng giao tiếp an toàn
Bộ điều khiển giao diện điện tử hàng không
Hệ thống Y tế và Chẩn đoán Hình ảnh
Tổng hợp dữ liệu tốc độ cao
Quy trình thu thập hình ảnh
Điều khiển thiết bị chẩn đoán
Hỗ trợ hệ thống có chu kỳ sống dài và hệ thống cũ
Mặc dù Virtex-4 là thế hệ FPGA đã phát triển hoàn thiện, nhiều hệ thống OEM vẫn phụ thuộc vào các thiết bị này do:
Các chu kỳ đánh giá sản phẩm kéo dài
Yêu cầu chứng nhận tuân thủ quy định
Giới hạn chi phí trong quá trình thiết kế lại hệ thống
Do đó, việc đảm bảo nguồn cung ổn định và tương thích với các thiết kế PCB hiện có vẫn là yếu tố quan trọng để duy trì hoạt động bảo trì và sản xuất liên tục.
Tóm tắt
The Xilinx Virtex-4 LX loạt bao gồm XC4VLX40, XC4VLX100, và XC4VLX200 Tiếp tục cung cấp hiệu suất logic mật độ cao đáng tin cậy cho các hệ thống cấp công nghiệp và cấp hạ tầng.
Với nhiều cấp độ tốc độ, tùy chọn nhiệt độ mở rộng và các gói BGA có số chân cao, các thiết bị này vẫn phù hợp cho việc triển khai lâu dài trong các ứng dụng nhúng đòi hỏi hiệu suất cao.