Xilinx 7系列FPGA概覽

文章目錄

Xilinx 7系列FPGA概覽

1.Xilinx的四個(gè)工藝級(jí)別

2.Virtex、Kintex、Artix和Spartan

3.7系列特點(diǎn)

4.7系列命名規(guī)則

5.7系列資源概括

1.Xilinx的四個(gè)工藝級(jí)別

Xilinx目前主要產(chǎn)品有四個(gè)工藝等級(jí)，通常情況下，Xilinx的產(chǎn)品每個(gè)工藝都會(huì)有Spartan、Artix、Kintex和Virtex四個(gè)族，如下圖所示。

??其中45nm工藝的產(chǎn)品Spartan6在國內(nèi)目前應(yīng)用還是比較廣的，可能因?yàn)閄ilinx高端芯片對(duì)國內(nèi)“”，其余產(chǎn)品均已“下架”，隨著2017年5月11日Xilinx官方宣布Spartan7進(jìn)入量產(chǎn)階段，Spartan7可能會(huì)逐漸取代Spartan6的地位，成為國內(nèi)Xilinx產(chǎn)品的新代表。

28nm工藝的7系列芯片是Xilinx目前主推的產(chǎn)品，另外，盡管早在一年多以前的2016年10月13日，Xilinx官方就已經(jīng)宣布了16nm的FPGA已經(jīng)進(jìn)入了量產(chǎn)階段，但是到現(xiàn)在為止，20nm和16nm工藝的FPGA還是只存在與“傳說中”。

2.Virtex、Kintex、Artix和Spartan

接下來簡單介紹下，這幾個(gè)系列主要的特點(diǎn)。
??Virtex系列的器件不僅代表著Xilinx的最高水準(zhǔn)，往往也是整個(gè)FPGA業(yè)界最好的器件。這個(gè)系列的器件一般應(yīng)用于高速聯(lián)網(wǎng)（10G~100G）、便攜雷達(dá)和ASIC原型驗(yàn)證等領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的特點(diǎn)是對(duì)資源數(shù)量和性能要求高，但是對(duì)功耗和成本不怎么敏感。

Kintex系列器件相對(duì)于Virtex系列器件在成本和功耗上做出了一定程度的讓步，在成本、性能和功耗之間達(dá)成了一個(gè)相對(duì)比較好的平衡，但是成本依舊比較高。Kintex器件一般應(yīng)用于3G/4G無線通信、顯示和Video IO Over等領(lǐng)域。

Artix系列器件在盡可能不降低性能和資源數(shù)量的情況下大幅降低了器件成本，國內(nèi)醫(yī)療設(shè)備和軍工行業(yè)用這個(gè)系列器件用的比較多。

Spartan系列器件的性能和資源數(shù)量都遠(yuǎn)不如前面三個(gè)系列，但是勝在價(jià)格便宜，所以這個(gè)系列的器件在消費(fèi)電子、汽車電子和工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用相對(duì)比較廣泛。值得一提的是，Spartan系列器件的性能要比友商Altera的Cyclone系列（跟Spartan對(duì)標(biāo)）高出不少，比如說，Spartan6是支持DDR3的，但是在其之后很晚才面試的Cyclone10全系類都不支持DDR3。

3.7系列特點(diǎn)

PS:本部分應(yīng)該是沒有什么參考價(jià)值。

特點(diǎn)1 業(yè)界性價(jià)比之王
2012年賽靈思的最新7系列FPGA芯片包括3個(gè)子系列，Artix-7、 Kintex-7和Virtex-7。在介紹芯片之前，先看看三個(gè)子系列芯片的介紹表，如下表1所示：
???????????表1 全新Xilinx FPGA 7系列子系列介紹表

(1) Artix-7 FPGA系列——業(yè)界最低功耗和最低成本

通過表1我們不難得出以下結(jié)論：與上一代 FPGA相比，其功耗降低了50%，成本削減了35%，性能提高30%，占用面積縮減了50%，賽靈思FPGA芯片在升級(jí)中，功耗和性能平衡得非常好。

(2)Kintex-7 FPGA 系列——業(yè)界最佳性價(jià)比

堪稱“業(yè)界性價(jià)比之王”的Kintex-7 FPGA 系列，能以不到一半的價(jià)格獲得Virtex-6系列 FPGA的性能，性價(jià)比翻一番，而且功耗減少一半，為高端功能提供了平衡優(yōu)化的配置。

(3)Virtex-7 FPGA 系列——業(yè)界最高系統(tǒng)性能和容量

與Virtex-6 FPGA相比，Virtex-7系列的系統(tǒng)性能翻了一番、功耗降低一半、速度提升30%、其重點(diǎn)在于容量擴(kuò)大2.5倍、多達(dá)200萬個(gè)邏輯單元、串行寬帶達(dá)1.9Tbps、線速高達(dá)28Gbps、其EasyPath降低成本解決方案，從而將這一業(yè)界最成功的 FPGA 架構(gòu)推到了全新的高度。

特點(diǎn)2 全新Xilinx 7 系列FPGA芯片優(yōu)勢全析

(1)總體優(yōu)勢分析

全新Xilinx 7 系列FPGA芯片不僅在幫助客戶降低功耗、降低成本方面取得新突破，而且還具備高容量、高性能以及可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。下圖可以看出降低功耗對(duì)FPGA的重要性。下表也表明賽靈思7系列FPGA具有高度的可擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)性能水平。

表2 賽靈思7系列FPGA具有高度的可擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)不同的系統(tǒng)性能水平

三個(gè)子系列均采用臺(tái)積電和三星HKMG(高介金屬閘)高性能低功耗工藝開發(fā)，在性能、工耗、成本方面比上代產(chǎn)品均有大幅改進(jìn)。全新Xilinx 7 系列FPGA芯片，在功耗、性能和設(shè)計(jì)可移植性方面都取得了重大進(jìn)展。
??新系列產(chǎn)品采用針對(duì)低功耗高性能精心優(yōu)化的28 nm 工藝技術(shù)，能實(shí)現(xiàn)出色的生產(chǎn)率，解決 ASIC 和 ASSP 等其他方法開發(fā)成本過高、過于復(fù)雜且不夠靈活的問題，使 FPGA平臺(tái)能夠滿足日益多樣化的設(shè)計(jì)群體的需求。28nm 工藝和設(shè)計(jì)創(chuàng)新突破性地將功耗降低了50%。統(tǒng)一架構(gòu)保存了 IP 投資，加快了設(shè)計(jì)移植。這些 FPGA 系列是 Xilinx 新一代、領(lǐng)域優(yōu)化和特定市場專用目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)的基礎(chǔ)。從以下圖表我們可以看出通過降低功耗的方法可提高容量與功能：該表說明功耗降低一半可以使得可用性能和容量提升;優(yōu)化的硬模塊可將功耗降低25% 以上。

此外，全新Xilinx 7 系列FPGA芯片還有一個(gè)很大的特色，那就是三個(gè)子系列的架構(gòu)完全統(tǒng)一。這個(gè)統(tǒng)一的架構(gòu)其實(shí)基于Virtex-6，從這三個(gè)子系列的任意一款都可以很輕易地轉(zhuǎn)移到另一款的開發(fā)，高中低端之間的轉(zhuǎn)換可以隨時(shí)進(jìn)行，設(shè)計(jì)方案可根據(jù)需要收放。如下圖所示，主要現(xiàn)在三個(gè)方面：均為降低功耗和提高性價(jià)比而優(yōu)化;通用的邏輯單元、BRAM、接口;輕松實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)擴(kuò)展。

比如用同一個(gè)IP，既可以開發(fā)高端售貨機(jī)又可以轉(zhuǎn)而開發(fā)低端手持設(shè)備。這個(gè)特性極大地幫助廠商提高生產(chǎn)效率，他們不需要對(duì)每代產(chǎn)品進(jìn)行高昂的IP和方案重設(shè)計(jì)，而能快速地?cái)U(kuò)展產(chǎn)品，滿足相鄰市場的需求。當(dāng)然，對(duì)于希望利用最新7系列 FPGA 進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)節(jié)能或提高系統(tǒng)性能和容量的客戶來說，他們可以先用 Virtex-6 和 Spartan-6 FPGA 進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后在時(shí)機(jī)成熟時(shí)將設(shè)計(jì)方案進(jìn)行移植。
(2)芯片優(yōu)勢分析
(1)Artex-7 系列

a. 以低功耗、低成本為特色，它比Spartan-6速度快30%，功耗低一半，價(jià)格降低35%;

b. 利用基于Virtex系列架構(gòu)的FPGA能夠滿足成本敏感型、大批量市場的性能要求;

c.利用內(nèi)置式 Gen1x4 PCI Express 技術(shù)實(shí)現(xiàn)3.75Gpbs 串行連接功能;

d.絲焊芯片級(jí)BGA封裝，實(shí)現(xiàn)了小型化和低成本;

能滿足電池供電的便攜式超聲波設(shè)備的低功耗高性能需求

能滿足商用數(shù)碼相機(jī)鏡頭控制的小型、低功耗要求

能滿足軍用航空電子和通信設(shè)備嚴(yán)格的 SWAP-C(大小、重量、功耗和成本)要求

e.尺寸、重量和功耗特性都特別符合手持式應(yīng)用的要求，如便攜式超聲波、數(shù)字照相機(jī)控制和軟件定義無線電。
(2)Kintex-7 系列

a. 標(biāo)榜業(yè)界最高系統(tǒng)性能和容量，密度達(dá)到200萬個(gè)邏輯單元，比所有以前和現(xiàn)有的FPGA高出2.5倍

b. 與Virtex-6相比，Virtex-7的系統(tǒng)性能番了一倍，功耗降低一半，速度提升了30%，是7系列中最高端的子系列;

c. 可提供諸如大批量 10G 光學(xué)有線通信設(shè)備等各種應(yīng)用所需的高性能 10.3Gbps 或低成本優(yōu)化的 6.5Gbps
串行連接性、存儲(chǔ)器和邏輯性能

d.實(shí)現(xiàn)了信號(hào)處理性能、功耗和成本的最佳平衡，能支持長期演進(jìn) (LTE) 無線網(wǎng)絡(luò)部署，滿足新一代高清 3D 平板顯示器嚴(yán)格的功耗和成本要求

e.提供新一代廣播視頻點(diǎn)播系統(tǒng)所需的性能和帶寬

f.10.3125Gbps 串行連接功能和內(nèi)置式 Gen2x8 PCI Express 技術(shù)

g.豐富的塊存儲(chǔ)器和 DSP 資源，是無線 LTE 基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備、LED 背光和 3D
數(shù)字視頻顯示器、醫(yī)學(xué)成像與航空電子成像系統(tǒng)的理想之選。
(3)Virtex-7 系列

a. 樹立了全新的業(yè)界性能基準(zhǔn);

b. 與Virtex-6 器件相比，系統(tǒng)性能提高一倍，功耗降低一半，信號(hào)處理能力提升 1.8 倍，I/O 帶寬提升 1.6 倍，存儲(chǔ)器帶寬提升 2 倍;

c. 是業(yè)界密度最高的 FPGA，多達(dá)2百萬個(gè)邏輯單元實(shí)現(xiàn)了突破性容量;

d. 采用 EasyPath-7 器件，無需任何設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換就能確保將成本降低 35%;

e. 支持 400G 橋接和交換結(jié)構(gòu)有線通信系統(tǒng)，是全球有線基礎(chǔ)設(shè)施的核心;

f. 支持高級(jí)雷達(dá)系統(tǒng)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，能夠滿足單芯片 TeraMACC 信號(hào)處理能力的要求以及新一代測試測量設(shè)備的邏輯密度、性能和 I/O 帶寬要求;

h.實(shí)現(xiàn)新一代 100GE 線卡、300G 橋、兆兆位級(jí)交換機(jī)結(jié)構(gòu)、100G OTN 波長轉(zhuǎn)換器、雷達(dá)和 ASIC 仿真。

總的來說，取得了行業(yè)突破性進(jìn)展的 7 系列 FPGA 系列芯片具備如下表所示優(yōu)勢：

(3)行業(yè)優(yōu)勢

航空航天和軍用產(chǎn)品

??7系列 FPGA 利用更高的集成度和信號(hào)處理能力極大地降低了功耗，從而為雷達(dá)、軍事通信和高級(jí)成像系統(tǒng)提供了 SWAP-C 優(yōu)勢。

a.航空電子

Kintex-7 FPGA 的高性價(jià)比增強(qiáng)了飛機(jī)視頻數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)的 SWAP-C 優(yōu)勢。

b.雷達(dá)

Virtex-7 FPGA 削減了面向便攜式雷達(dá)系統(tǒng)的 SWAP-C。

c.廣播

Kintex-7 FPGA 為主流設(shè)計(jì)帶來了 10Gbps 的串行連接功能，實(shí)現(xiàn)了新一代數(shù)字視頻分配系統(tǒng)。

d.Video-over-IP 網(wǎng)關(guān)

Kintex-7 FPGA 為遠(yuǎn)距離 WAN 傳送實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)字接口(SDI)協(xié)議與 IP 技術(shù)的經(jīng)濟(jì)型、低功耗橋接，從而能夠利用標(biāo)準(zhǔn) IP 網(wǎng)絡(luò)連接本地錄播室/現(xiàn)場活動(dòng)、廣播設(shè)施和衛(wèi)星上行站。
消費(fèi)類

Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 支持主流和新興串行協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了功耗和成本優(yōu)勢，是極具吸引力的 ASIC 和 ASSP 替代品。可重編程性實(shí)現(xiàn)了高級(jí)圖像增強(qiáng)算法的快速應(yīng)用和在各種最終產(chǎn)品價(jià)格上的特性差異化。

a.LED 背光平板顯示器和 3DTV

Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 提供的功能使得平板顯示器制造商能夠提高圖像質(zhì)量、降低功耗和削減成本。為 LED 背光控制器實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的局部調(diào)光和照明補(bǔ)償算法。生產(chǎn)具有不同的 LED 區(qū)域數(shù)量和 LED 布局的直接型照明顯示器，同時(shí)調(diào)整照明以便與不同供應(yīng)商生產(chǎn)的面板的物理特性相匹配。為顯示器添加 3D 功能。

b.高端消費(fèi)類數(shù)碼單反相機(jī)

Artix-7 和 Kintex-7 FPGA 實(shí)現(xiàn)了低功耗、低成本和小型化，使得高端消費(fèi)類數(shù)碼單反相機(jī)制造商能夠在自動(dòng)對(duì)焦鏡頭內(nèi)實(shí)現(xiàn)控制功能，以及在照相機(jī)機(jī)身控制器/圖像處理 ASIC 內(nèi)迅速部署增強(qiáng)功能。
醫(yī)療

Kintex FPGA 實(shí)現(xiàn)了高性能、低功耗和小型化，可用于多種醫(yī)療設(shè)備。通過7系列統(tǒng)一架構(gòu)，工程師能夠迅速調(diào)整設(shè)計(jì)以滿足不同的市場和應(yīng)用要求。

a.便攜式超聲波

在芯片級(jí)封裝內(nèi)實(shí)現(xiàn)的高 I/O 帶寬和 144GMACS 的 DSP 處理性能讓 Kintex-7 70T FPGA 成了前端和后端超聲波處理的理想之選。設(shè)計(jì)者可以采用完全可編程的128通道超聲波設(shè)計(jì)，它可以升至196或256通道以便實(shí)現(xiàn)高端手推式解決方案，或者降至64或32通道以便實(shí)現(xiàn)手持式尺寸
有線通信

7系列 FPGA 專為最高帶寬和最低功耗而設(shè)計(jì)，能夠滿足網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)帶寬的不斷渴求。在不超出現(xiàn)有功耗和冷卻面積的前提下升級(jí)硬件以實(shí)現(xiàn)容量提升。

a.100GE 線卡

Virtex-7 FPGA 提供了適當(dāng)?shù)?I/O、存儲(chǔ)器和邏輯組合，實(shí)現(xiàn)了新型線卡的單 FPGA 設(shè)計(jì)，提高了帶寬

b.300G Interlaken 橋接

Virtex-7 XT FPGA 的延伸功能有助于實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施升級(jí)，這些器件為 MAC-NPU、NPU-開關(guān)和 NPU-TCAM 之間的 Interlaken 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)橋接提供了高達(dá) 1.9Tbps 的帶寬。

無線通信

Kintex-7 FPGA 專為最低功耗和經(jīng)濟(jì)型信號(hào)處理而設(shè)計(jì)，提供了符合無線基礎(chǔ)設(shè)施 DSP 密集型要求的功能組合，通過成本優(yōu)化的封裝和在單個(gè) FPGA 內(nèi)整合多種功能實(shí)現(xiàn)了低成本解決方案。

a.多模無線電

Kintex-7 FPGA 能夠幫助您降低成本和功耗，提供可升級(jí)平臺(tái)，以及支持多種空中接口標(biāo)準(zhǔn)

b.LTE 基帶

Kintex-7 FPGA 提供了最高的性價(jià)比，所以設(shè)計(jì)者能夠滿足通用平臺(tái)內(nèi) LTE 基帶處理嚴(yán)苛的延遲要求。

特點(diǎn)3 全新Xilinx 7 系列FPGA芯片的絕佳應(yīng)用

正如上文所說，正因?yàn)槿耎ilinx 7 系列FPGA芯片具備的種種優(yōu)勢，所以它能做到進(jìn)一步拓展FPGA的應(yīng)用領(lǐng)域。其核心市場包括便攜式超聲波設(shè)備、無線基礎(chǔ)設(shè)備和新一代有線換入設(shè)備，新市場則包括數(shù)碼單反相機(jī)、3D TV平板顯示器以及高性能計(jì)算等領(lǐng)域。具體應(yīng)用詳見下文介紹：

(1)數(shù)碼單反相機(jī)——Artix-7系列 FPGA

眾所周知，高級(jí)數(shù)碼相機(jī)已經(jīng)越來越流行了。據(jù)統(tǒng)計(jì)，到2010年截止，數(shù)碼相機(jī)銷售量達(dá)到1.5億臺(tái);其中數(shù)碼單反相機(jī)占上述相機(jī)總數(shù)的10%。無疑，這種情況將給FPGA帶來上億美元的巨大商機(jī)。但是在應(yīng)用過程中也是有所要求的，如：要盡量避免IC過時(shí);相機(jī)內(nèi)部必須是高精度電機(jī)控制;追求低功耗、低成本等。
??Artix-7 FPGA未出現(xiàn)以前，數(shù)碼單反相機(jī)中要用是多個(gè)ASSP芯片。但是Xilinx Artix-7 FPGA的推出給數(shù)碼單反相機(jī)帶來了福音。單個(gè)Artix-7 FPGA就可代替9個(gè)ASSP，還可以顯著降低成本、功耗和尺寸。其具體實(shí)施方案對(duì)比圖如下圖所示。兩種方案不同的IC成本、功耗、尺寸規(guī)格如下表所示。

明顯地，通過上表對(duì)比可知，相比采用ASSPs而言，采用Artix-7 系列FPGA芯片其成本降低66%、功耗降低37%、尺寸縮小85%。

(2)新一代無線多模式無線電——Kintex-7系列FPGA

??新一代無線多模式無線電要求可移植性。具體來說，就是：能夠經(jīng)濟(jì)高效地滿足不斷提高的數(shù)據(jù)速率需求;能夠適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn);同時(shí)還要支持多種空中接口混合使用 (MC-GSM+LTE)。除此之外，其應(yīng)用要求包括：支持CPRI/OBSAI接口標(biāo)準(zhǔn);性能可提高至491MHz;降低資本支出和運(yùn)營支出;降15%的系統(tǒng)成本;實(shí)現(xiàn)5個(gè)9的可用性(即99.999%的可用性)。
??正因?yàn)樯鲜鲆蟮拇嬖冢跃统霈F(xiàn)了一個(gè)問題：即要求現(xiàn)有的FPGA必須能夠擴(kuò)展，以滿足嚴(yán)格的成本、性能和功耗要求。此時(shí)，Xilinx Kintex-7系列FPGA應(yīng)運(yùn)而生，正好解決了這個(gè)難題。通過下圖我們可以看到相比之前的Virtex-6系列芯片來說，Xilinx Kintex-7系列FPGA在新一代無線多模式無線電上的應(yīng)用優(yōu)勢。可以毫不夸張的說，在采用Xilinx Kintex-7系列FPGA后，該方案的性價(jià)比提高3倍、功耗降低18%。

在系統(tǒng)性能方面，通過下表我們可以看得更清晰：

(3)有線通信架構(gòu)核心——Virtex-7系列FPGA

如今，在有線通信架構(gòu)中，已超過400萬個(gè)“智能”設(shè)備投入使用;并且視頻點(diǎn)播是無處不在的;此外因特網(wǎng)流量每年以70%以上的速度在增長，所以無形之中，線通信架構(gòu)的構(gòu)建就有著永無止境的帶寬需求。在應(yīng)用方面的話，要求能滿足目前和未來的標(biāo)準(zhǔn)要求、能與眾多端點(diǎn)設(shè)備相連、還能在保持低功率和較小占位面積的同時(shí)將性能提高3倍，并且可支持“Interlaken”協(xié)議。
??由于容量和連接性要求極高，所以有線通信架構(gòu)最常采用ASIC方案。采用ASIC方案的NPU或交換結(jié)構(gòu)圖如左下圖所示。

但是，隨著超高端FPGA Virtex-7(全球首款單芯片300G 可編程橋接器)的出現(xiàn)，由于Virtex-7芯片在性能、帶寬和功耗上可與ASIC相媲美，并且與未進(jìn)行功率優(yōu)化的器件相比，可降低28%的功耗。因此，在有線通信架構(gòu)的構(gòu)建中，Virtex-7系列芯片應(yīng)用的也越來越多了。采用Virtex-7系列方案的NPU或交換結(jié)構(gòu)圖如右上圖所示。下表是兩種方案的對(duì)比。從表中就可明顯看出Virtex-7系列芯片的優(yōu)勢。

除了能在上文提到的數(shù)碼單反相機(jī)、新一代無線多模式無線電、有線通信架構(gòu)中有廣泛應(yīng)用，全新Xilinx 7 系列FPGA芯片還能滿足便攜超聲波設(shè)備、大批量10G有線通信設(shè)備所需性能;能支持LTE無線網(wǎng)絡(luò)部署;還能滿足3D顯示器的功耗和成本要求;下一代廣播視頻點(diǎn)播系統(tǒng)的性能和帶寬;支持新一代有線接入設(shè)備和高級(jí)雷達(dá)系統(tǒng)和高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)等等。

展望：全新Xilinx 7 系列FPGA芯片的美好未來
??自全新Xilinx 7 系列FPGA芯片橫空出世之后，可編程邏輯技術(shù)就已經(jīng)呈現(xiàn)出一種“勢在必行”之勢。隨著該芯片系列不斷投入市場加以應(yīng)用，帶寬與靈活性市場需求得到不斷的提高、功耗和成本降低至少一半;性能與容量翻番;采用的目標(biāo)設(shè)計(jì)平臺(tái)則大幅度提高了生產(chǎn)率;并且越來越少的設(shè)計(jì)人員選擇使用ASSP;ASIC同樣也難逃厄運(yùn)。總之，其前景可謂是一片“光明”。

當(dāng)然，想要一直保持“光明”狀態(tài)，那Xilinx就得繼續(xù)做到與時(shí)俱進(jìn)、居安思危。在已有技術(shù)前提下，不斷創(chuàng)新，爭取做到以下五點(diǎn)：追求更高的系統(tǒng)性能;實(shí)現(xiàn)更高的性價(jià)比;爭取更大的容量;做到更低的功耗和更好的服務(wù)。如果能夠做到這些，將會(huì)有更多的工程師“戀”上Xilinx FPGA芯片

4.7系列命名規(guī)則

??從上圖中可以看出，除Spartan系列器件的廠商編號(hào)是由十個(gè)字段組成之外，其余三個(gè)系列的廠商編號(hào)都由9個(gè)字段組成。

四個(gè)系列器件的左數(shù)第一段編碼都是"XC"，這倆字符表示該器件是Xilinx生產(chǎn)的商業(yè)級(jí)器件，另外還有軍品級(jí)和宇航級(jí)，不過這倆等級(jí)國內(nèi)不太可能通過正規(guī)渠道購買；

左數(shù)第二個(gè)字段代表該器件屬于Xilinx的第幾代器件，7系列的這個(gè)字段都是7；

左數(shù)第三個(gè)字段代表該器件屬于哪個(gè)族，S代表Spartan、A代表Artix、K代表Kintex、V代表Virtex；

左數(shù)第四個(gè)字段，實(shí)際器件上印的是一位或多位阿拉伯?dāng)?shù)字，這個(gè)數(shù)字乘以1000就是該器件大致的資源數(shù)量，只是大致，并不準(zhǔn)確；

左數(shù)第五個(gè)字段用于表示該器件的速度等級(jí)，-3最高，-1最低，帶L的表示該器件是低功耗器件（低功耗器件的供電電壓比普通器件更低）。這個(gè)參數(shù)是廠商對(duì)芯片測試篩選后印到芯片上的，是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)值。該值越大，表示Block RAM和高速IO等資源的最大時(shí)鐘越高，因此在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要慎重考慮該數(shù)值。

接下來，Spartan器件的第六道九四個(gè)字段和其余三個(gè)族的器件的第六到八個(gè)字段是該器件的封裝信息，這幾個(gè)字段里最后一個(gè)字段的數(shù)字代表該器件的引腳總數(shù)（跟用戶引腳數(shù)有區(qū)別），另外幾個(gè)兩三個(gè)字段的含義就不是很明白了。

最后一個(gè)字段表示該器件的溫度等級(jí)，國內(nèi)比較常見的是C和I；C代表商業(yè)級(jí)（Commercial）,可以在0℃到85℃下正常運(yùn)行；I代表工業(yè)級(jí)（Industrial），可以在-40℃到100℃下正常運(yùn)行。另外兩個(gè)等級(jí)，對(duì)我而言還是只存在于“傳說中”。

5.7系列資源概括

7系列FPGA各族資源的簡單對(duì)比。

??下面一系列圖片是各族FPGA資源概覽，其中的IO資源是按最大封裝標(biāo)出來的。

??值得一提的是，7系列FPGA上集成了一個(gè)ADC模塊，就是那個(gè)“XADC Blocks”，這玩意不僅可以從引腳采集電壓值，還能監(jiān)控自身的供電電源，雖說這玩意在CPU和MCU上不是啥新鮮玩意，但是在FPGA上還是蠻新奇的，起碼對(duì)我而言是。

注意看Virtex7那張圖下面第1條和第6條Notes，Virtex7還細(xì)分了Virtex7T、Virtex7XT和Virtex7HT。
??下面一系列圖片是不同封裝FPGA的IO資源和高速收發(fā)器資源表：

從上面的幾張圖中可以看到，7系列的FPGA IO資源有HR和HP兩種規(guī)格。HP支持1.2V~ 1.8V電壓，HR支持1.2~3.3V電壓。前者的最高傳輸速率要比或者高，但是明顯前者的使用范圍更窄，這個(gè)就需要根據(jù)需求自行判斷需要哪種了。

論質(zhì)量的話Kintex7其實(shí)要略勝一Virtex7籌，畢竟Kintex7全型號(hào)都支持GTX，同時(shí)全型號(hào)都有HR IO，大部分型號(hào)還兼?zhèn)銱P和HR兩種規(guī)格的IO。

7系列三種高速串行收發(fā)器的性能如下

GTH:500Mb/s~13.1Gb/s

GTP:500Mb/s~12.5Gb/s

GTP:500Mb/s~6.6Gb/s

具體到每個(gè)器件時(shí)，最高傳輸速率還收到前面提到過的速度等級(jí)的影響。另外，Xilinx有用來配置高速串行收發(fā)器的IP核，在這個(gè)IP核里可以設(shè)置具體的傳輸速率和編解碼等屬性。

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：Xilinx 7系列FPGA概覽

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