Xilinx XC2S200-6PQ208C — FPGA из семейства Spartan-II

Общее описание

XC2S200-6PQ208C — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) из семейства Spartan-II компании Xilinx (ныне часть AMD). Данное семейство было представлено в 2000-х годах как недорогое решение для массовых приложений и до сих пор широко используется в устаревших, но всё ещё эксплуатируемых системах, а также в учебных и ремонтных задачах.

Микросхема выполнена по КМОП-технологии с SRAM-конфигурацией (конфигурируется при каждом включении питания из внешней памяти). Корпус — PQ208 (Plastic Quad Flat Pack, 208 выводов). Суффикс -6 обозначает скоростной грейд (самый быстрый в семействе), C — коммерческий температурный диапазон (0…+85 °C).

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | Spartan-II | | Логических ячеек (Logic Cells) | 5 292 | | System Gates (эквивалент) | ~200 000 | | Конфигурируемых логических блоков (CLB) | 1 176 CLB (по 4 slice) | | Slices | 4 704 | | Триггеров (Flip-Flops) | 4 704 | | Распределённая RAM (Distributed RAM) | 75 264 бит | | Блочная RAM (Block RAM) | 14 блоков × 4 Кбит = 56 Кбит | | Умножители | нет (не предусмотрены архитектурой) | | Макс. пользовательских I/O | 140 | | Поддерживаемые I/O-стандарты | LVTTL, LVCMOS2, LVCMOS18, PCI, GTL, GTL+, HSTL-I, HSTL-III, HSTL-IV, SSTL2-I, SSTL2-II, SSTL3-I, SSTL3-II, AGP, CTT | | Конфигурационная память | SRAM (загружается извне) | | Напряжение ядра (Vccint) | 2,5 В ± 5% | | Напряжение I/O (Vcco) | 3,3 В / 2,5 В / 1,8 В / 1,5 В | | Скоростной грейд | -6 (tPD минимум, самый быстрый) | | Типовая задержка CLB (tILO) | ~0,6 нс (для -6) | | Макс. частота (типовая) | до ~200 МГц (внутренняя логика) | | Корпус | PQ208 (28×28 мм, шаг 0,5 мм) | | Количество выводов | 208 | | Температурный диапазон | Коммерческий: 0 °C … +85 °C (TJ) | | Технология | 0,18 мкм / 0,15 мкм (по поколениям) | | Поддержка JTAG | IEEE 1149.1 (Boundary Scan) | | Защита конфигурации | да (Readback/Encryption отсутствует, но есть security bit) |

Особенности архитектуры

• Массив CLB с возможностью каскадирования;
• 4 глобальные тактовые сети (BUFG);
• 4 DLL (Delay-Locked Loop) для управления тактированием;
• Встроенные блоки SelectRAM;
• Поддержка горячего подключения (Hot Swap, ограниченно);
• MultiBoot / Fallback конфигурация — нет (это появилось позже).

Парт-номера (Part Numbers)

Основной заказной номер:

• XC2S200-6PQ208C (стандартная промышленная версия, коммерческий диапазон, грейд -6)

Возможные варианты того же кристалла в других исполнениях:

• XC2S200-5PQ208C — грейд -5 (более медленный)
• XC2S200-5PQ208I — индустриальный диапазон (-40…+100 °C), грейд -5
• XC2S200-6PQ208I — (редко, ограниченный выпуск)
• XC2S200-5FG256C / -6FG256C — корпус FG256 (Fine-pitch BGA)
• XC2S200-5FGG256C — безсвинцовый (Pb-free) BGA
• XC2S200-5TQ144C / -6TQ144C — корпус TQ144 (Thin QFP)
• XC2S200-5CS144C — Chip Scale Package
• XC2S200-5BG256C — BGA256
• XC2S200-6PQG208C — безсвинцовое исполнение (Pb-free / RoHS)

Примечание: точные комбинации грейд/корпус/температура зависят от каталога вендора; не все сочетания выпускались.

Аналоги в семействе Spartan-II (близкие модели)

• XC2S15 — 15K gates (меньший)
• XC2S30 — 30K
• XC2S50 — 50K
• XC2S100 — 100K (очень близок по применению)
• XC2S150 — 150K
• XC2S200 — 200K (данная модель)
• XC2S300E — 300K (переход в Spartan-IIE)

Совместимые модели и замены

Pin-to-pin и архитектурно совместимые

| Модель | Корпус | Совместимость | |---|---|---| | XC2S200-5PQ208C | PQ208 | Полная замена (другой скоростной грейд) | | XC2S200-6PQG208C | PQ208 (Pb-free) | Полная замена | | XC2S200-6PQ208I | PQ208 | Функциональная замена при соответствующем темп. диапазоне | | XC2S150-6PQ208C | PQ208 | Совместим по выводам (меньше логики) | | XC2S100-6PQ208C | PQ208 | Совместим по выводам |

Функциональные аналоги (не pin-compatible)

• Spartan-IIE: XC2S200E (близкий преемник, но другое напряжение ядра — 1,8 В, не прямой замен);
• Spartan-3: XC3S200 (архитектурный преемник, но иное питание/корпус — требует перепроектирования);
• Altera/Intel: EP1K30, EPF10K30 (конкуренты того же класса, несовместимы по выводам).

Важно

• Прямых pin-to-pin аналогов от других производителей нет — Spartan-II уникален по распиновке.
• Замена XC2S200-6 на -5 допустима, но снизит максимальную тактовую частоту.
• Прошивка (bitstream) не переносится между моделями Spartan-II разных объёмов и тем более на Spartan-IIE/3.
• Для новых разработок семейство устарело (End-of-Life / Not Recommended for New Designs) — Xilinx снял поддержку; рекомендуется Sage/Artix-7 или Lattice iCE40/ECP5 в зависимости от задач.

Если нужно, могу дополнительно привести:

• рекомендуемую схему конфигурации (PROM XC18V04 / XCF02S);
• распиновку банков I/O;
• временные параметры для -6 грейда из datasheet DS001.