Xilinx XCV200-5FG456C

Отличный выбор! Xilinx XCV200-5FG456C — это классический и очень популярный представитель семейства Virtex®, первой серии высокопроизводительных ПЛИС (FPGA) от Xilinx. Вот подробное описание и технические характеристики.

Краткое описание

XCV200-5FG456C — это FPGA с высокой логической ёмкостью для своего времени (конец 1990-х — начало 2000-х), созданная для сложных и высокопроизводительных применений: телекоммуникационное оборудование, сложная цифровая обработка сигналов (DSP), прототипирование ASIC, сетевая инфраструктура и высокопроизводительные вычисления.

Ключевая особенность архитектуры Virtex — это предсказуемая и высокопроизводичная иерархическая структура соединений, встроенная память (Block RAM) и гибкие вводы-выводы.

Расшифровка маркировки

• XC: Серия Xilinx Commercial.
• V: Семейство Virtex.
• 200: Указывает на логическую ёмкость. Условно соответствует ~200 000 системных вентилей (system gates). Реальная ёмкость в логических элементах (CLB) — см. ниже.
• -5: Скоростная марка. -5 означает самую быструю версию в этом семействе (минимальная задержка логики, максимальная тактовая частота).
• F: Тип корпуса — Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA).
• G: Диапазон рабочих температур — Commercial (0°C to +85°C Junction).
• 456: Количество выводов в корпусе — 456 контактов.
• C: Технологический процесс — CMOS 5-Layer Metal.

Детальные технические характеристики

1. Логические ресурсы (CLB - Configurable Logic Blocks):

• Логические ячейки: 5,292 (эквивалентно ~200K системных вентилей).
• Количество CLB: 1,472 (каждый CLB содержит два среза (slices), каждый срез — две 4-входовые LUT-таблицы и два триггера).
• Эквивалент в 4-входовых LUT: 5,888.

2. Встроенная память (Block RAM):

• Количество Block RAM: 56.
• Объём памяти: 28 Кбит на каждый блок = всего 1,568 Кбит (196 КБ).
• Архитектура: Двухпортовая синхронная RAM (можно настраивать на разную ширину шины).

3. Вводы-Выводы (I/O):

• Максимальное количество пользовательских I/O: 329 (из 456 выводов корпуса).
• Стандарты ввода-вывода: Поддержка множества стандартов (LVTTL, LVCMOS, PCI, GTL, HSTL, SSTL и др.).
• Напряжение питания ядра (Vccint): 2.5В.
• Напряжение питания портов ввода-вывода (Vcco): Программируемое: 3.3В, 2.5В, 1.8В (в зависимости от банка).

4. Тактовые сети:

• Глобальные тактовые буферы: 4 первичных (BUFG) + 4 вторичных (BUFGLS).
• Глобальные тактовые линии: 4 основные (Global Clock Lines) и 4 вспомогательные (Longlines), обеспечивающие низкий skew.

5. Производительность:

• Максимальная тактовая частота (тип.): Для внутренней логики может достигать 200-250 МГц (зависит от конкретного дизайна и пути).
• Задержка LUT (тип.): ~0.5 нс.

6. Корпус и физические параметры:

• Тип корпуса: FG456 — пластиковый корпус FBGA с шагом шариков 1.0 мм.
• Размер корпуса: 35x35 мм.
• Техпроцесс: 0.22-микронный (220 нм).

Совместимые и альтернативные парт-номера (Pin-to-Pin & Functional)

Важно различать полную совместимость по выводам (pin-to-pin) и функциональную совместимость (логическая замена с изменением распиновки).

1. Прямые аналоги (Pin-to-Pin совместимость):

Эти модели имеют идентичный корпус (FG456) и идентичную распиновку. Могут отличаться скоростью и температурным диапазоном.

• XCV200-4FG456C — более медленная версия (-4).
• XCV200-6FG456C — более быстрая промышленная версия (если существовала, но -5 обычно была макс.).
• XCV200-5FG456I — Industrial температурный диапазон (-40°C to +100°C).
• XCV200-5FG456M — Military диапазон (устаревший, скорее всего не производится).

2. Функциональные аналоги (совместимые модели в других корпусах):

Та же логическая матрица (XCV200), но в другом корпусе. Требует переразводки платы.

• XCV200-5HQ240C (HQ240 — корпус QFP с 240 выводами, меньше I/O).
• XCV200-5BG352C (BG352 — корпус BGA с 352 выводами, меньше I/O).
• XCV200-5FG680C (FG680 — корпус BGA с 680 выводами, больше доступных I/O — до 512).

3. Логические аналоги и альтернативы (схожая или большая ёмкость, возможно другое семейство):

Для новых разработок или модернизации старых систем.

• Внутри семейства Virtex:
  • XCV150 — меньшая ёмкость (~150K вентилей).
  • XCV300 — большая ёмкость (~300K вентилей, корпус FG456 также существует).
  • XCV400, XCV600, XCV800, XCV1000 — более крупные модели.
• Последующие поколения (требуют серьёзного перепроектирования и смены инструментов):
  • Virtex-E (XCV200E) — эволюционное развитие, 0.18 мкм, больше RAM, выше частота.
  • Virtex-II — кардинально новая архитектура, больше ресурсов, встроенные умножители.
  • Spartan-3E (XC3S200) — более новое и дешёвое семейство для cost-sensitive проектов, но с другими характеристиками и корпусами.
  • Для модернизации (Upgrade Path): Современные аналоги по ёмкости — это младшие модели семейств Spartan-6, Artix-7 или Kintex-7, но они требуют полного перепроектирования, новых инструментов (Vivado вместо ISE) и имеют совершенно другие корпуса и питание.

Важные примечания для разработчиков

1. Инструменты: Для работы с XCV200 требуется старая среда разработки Xilinx ISE (версии 10.1 или ранние). Современный Vivado его не поддерживает.
2. Питание: Требует нескольких напряжений: 2.5V для ядра (Vccint) и 3.3V/2.5V для портов ввода-вывода (Vcco). Это усложняет схему питания по сравнению с современными FPGA на 1.0В или 1.2В.
3. Наличие: Компонент является устаревшим (Obsolete). Новые чипы можно найти только на вторичном рынке (у перепродавцов). Для новых проектов категорически не рекомендуется.
4. Актуальность: Описанные характеристики являются исторически значимыми. Производительность и эффективность этой FPGA несопоставимо ниже современных моделей даже бюджетных серий.

Этот чип — легенда своего времени, заложившая основы успеха Xilinx на рынке высокопроизводительных FPGA.