Xilinx XC4003E-3VQ100C — FPGA семейства XC4000E

Общее описание

XC4003E-3VQ100C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства XC4000E компании Xilinx (ныне AMD). Семейство XC4000E было представлено в середине 1990-х годов и стало одним из самых массовых FPGA своего времени. Микросхема выполнена по КМОП-технологии (SRAM-based), программируется загрузкой конфигурации в энергозависимую память, поэтому требует внешней ПЗУ (PROM) или загрузки от контроллера при каждом включении питания.

Корпус VQ100 — тонкий квадратный plastic quad flat pack (TQFP) на 100 выводов, шаг 0,5 мм. Суффикс -3 обозначает скоростной класс (3 — быстрый), суффикс C — коммерческий температурный диапазон (0…+70 °C).

Микросхема широко применялась в телекоммуникационном оборудовании, промышленной автоматике, видеообработке, системах сбора данных и как «клей»-логика вокруг процессоров.

Технические характеристики (XC4003E)

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | XC4000E | | Логических ячеек (CLB) | 100 | | Эквивалентных вентилей | ~3 000 | | Триггеров (Flip-Flop) | 360 | | Конфигурируемых логических блоков | 10 × 10 массив CLB | | Блоков ввода-вывода (IOB) | 77 (в корпусе VQ100 — до 77 пользовательских) | | Макс. пользовательских I/O | 77 | | Внутренняя память | нет (только распределённая логика CLB) | | Тактовая частота (тип., класс -3) | до ~100 МГц (зависит от схемы) | | Напряжение ядра | 5,0 В ± 5% | | Напряжение I/O | 5,0 В | | Технология | 0,6 мкм CMOS SRAM | | Конфигурационная память | SRAM (энергозависимая) | | Способы загрузки | Master Serial, Slave Serial, Master Parallel, Slave Parallel, JTAG (граничное сканирование) | | Корпус | VQ100 (TQFP-100, 14×14 мм, шаг 0,5 мм) | | Температурный диапазон | Коммерческий (0…+70 °C) | | Скоростной класс | -3 (быстрейший в семействе) | | Аналоговые функции | нет |

Парт-номера (Part Numbers)

Полное обозначение: XC4003E-[speed]-[package][temp]

Возможные варианты маркировки:

• XC4003E-1VQ100C — скорость −1, VQ100, коммерческий
• XC4003E-2VQ100C — скорость −2, VQ100, коммерческий
• XC4003E-3VQ100C — скорость −3, VQ100, коммерческий (ваш вариант)
• XC4003E-3VQ100I — промышленный (−40…+85 °C)
• XC4003E-3PQ160C / I — корпус PQ160
• XC4003E-3PC84C / I — корпус PC84 (PLCC-84)
• XC4003E-2PG117C и др. — варианты в керамике/CPGA
• XC4003E-4* — как правило, не существует (максимум −3 для данного семейства)
• XC4003E-3TQ144C — корпус TQ144

Суффиксы:

• C — Commercial (0…+70 °C)
• I — Industrial (−40…+85 °C)
• M — Military (−55…+125 °C, отдельные исполнения)

Совместимые и родственные модели

Полностью совместимые по корпусу VQ100 и/или функционально (в рамках XC4000E/EX)

• XC4003E (все скорости и температурные исполнения) — базовая модель
• XC4005E, XC4006E, XC4008E, XC4010E, XC4013E, XC4020E, XC4025E — старшие FPGA того же семейства (совместимы по инструментам, но не pin-to-pin в VQ100 из-за разного числа I/O)
• XC4000EX-серия: XC4005EX, XC4010EX и др. — расширенная версия, совместимая по среде проектирования
• XC4000E → XC4000XL (3,3 В) — функциональные аналоги, но с другим напряжением ядра

Pin-совместимые аналоги других производителей (с оговорками)

• Atmel AT40K — не pin-совместим, но концептуально близок
• Altera FLEX 8000 (EPF8282, EPF8452) — идеологический конкурент, не pin-to-pin
• Прямых pin-to-pin зарубежных аналогов нет; XC4000E — уникальная архитектура

Программное обеспечение

• Поддерживается в Xilinx ISE (старые версии, до 10.1 включительно), Foundation Series, WebPACK (legacy). Современные Vivado не поддерживают XC4000E.
• Для загрузки конфигурации: последовательные PROM XC17S-серии (XC17S10, XC17S20 и др.), кабели XChecker / Parallel Cable III/IV, JTAG-кабель Parallel Cable IV / Platform Cable USB (с ограничениями).

Замена / модернизация

• При отсутствии доступности XC4003E-3VQ100C обычно переходят на:
  • XC4005E (больше логики, та же архитектура)
  • XC9500 / XC9500XL CPLD — если логики мало
  • Spartan-3 / Spartan-6 / Spartan-7 — современные FPGA, требуют полного перепроектирования и другого питания (1,2/2,5/3,3 В), не pin-совместимы.

Примечания

• Микросхема устарела (Obsolete) — снята с производства, официальная поддержка Xilinx ограничена. На рынке доступны только остатки складов и вторичный рынок.
• При заказе обязательно уточняйте дату производства — старые партии могут иметь деградацию SRAM-конфигурации.
• При разработке учтите, что конфигурация теряется при отключении питания — требуется PROM или контроллер загрузки.