Xilinx 196CSBGA

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для корпуса Xilinx 196CSBGA.

Общее описание

196CSBGA — это тип корпуса для интегральных микросхем (BGA — Ball Grid Array), используемый компанией Xilinx (ныне часть AMD) для своих программируемых логических интегральных схем (ПЛИС, FPGA) и сопутствующих устройств. Аббревиатура расшифровывается:

• 196 — количество шариковых выводов (solder balls).
• CS — Chip-Scale или Chip-Array. Это указывает на то, что размер корпуса очень близок к размеру самого кристалла кремния, что позволяет минимизировать площадь на печатной плате и улучшить электрические характеристики (меньшая индуктивность и паразитная емкость).
• BGA — Ball Grid Array — массив шариковых выводов. Выводы расположены на нижней стороне корпуса в виде сетки, что обеспечивает высокую плотность монтажа.

Ключевые особенности корпуса:

• Компактность: Маленький форм-фактор, идеальный для портативных и встраиваемых систем с ограниченным пространством.
• Высокая плотность выводов: Позволяет разместить много сигнальных, питающих и земляных контактов на небольшой площади.
• Улучшенные электрические и тепловые характеристики: По сравнению с корпусами с выводами по периметру (например, QFP), BGA обеспечивает более короткие и предсказуемые трассы, что критично для высокоскоростных интерфейсов. Также улучшен отвод тепла через массив выводов и, часто, тепловую крышку.
• Сложность монтажа и инспекции: Требует точного оборудования для пайки (рефлоу) и рентгеновского контроля для проверки качества пайки, так как выводы находятся под корпусом.

Технические характеристики (Типичные)

• Тип корпуса: Chip-Scale Ball Grid Array (CSBGA).
• Количество выводов: 196.
• Шаг выводов (Pitch): Наиболее распространенный шаг для этого типа корпуса у Xilinx — 0.8 мм (миллиметра). Это стандартный шаг, обеспечивающий баланс между плотностью и технологичностью монтажа.
• Размер корпуса: Примерно 15 мм x 15 мм (точные размеры могут незначительно варьироваться в зависимости от конкретной модели). Толщина обычно около 1.4 мм.
• Материал подложки: Органический ламинат (например, FR-5, Bismaleimide-Triazine).
• Материал шариков: Припой на основе олова/свинца (SnPb) или бессвинцовый (например, SnAgCu).
• Температурный диапазон: Коммерческий (0°C до +85°C) или промышленный (-40°C до +100°C), в зависимости от маркировки чипа.
• Тепловые характеристики: Тепловое сопротивление (Junction-to-Ambient, Θja) сильно зависит от дизайна платы (наличия тепловых переходных отверстий, радиатора). Типичные значения — в диапазоне 15-30 °C/Вт.

Парт-номера (Part Numbers) Xilinx в корпусе 196CSBGA

Этот корпус широко использовался в популярных семействах ПЛИС Spartan-3 и Spartan-3E, а также в некоторых других линейках.

Наиболее распространенные семейства и модели:

1. Семейство Spartan-3 (XC3S...)

• XC3S50-4CS196C / XC3S50-4CS196I
• XC3S200-4CS196C / XC3S200-4CS196I
• XC3S400-4CS196C / XC3S400-4CS196I
• XC3S1000-4CS196C / XC3S1000-4CS196I
• XC3S1500-4CS196C / XC3S1500-4CS196I

Расшифровка маркировки:

• XC3S400 — семейство и количество логических ячеек.
• -4 — скоростной сорт.
• CS196 — тип корпуса (196CSBGA).
• C / I — температурный диапазон (Commercial / Industrial).

2. Семейство Spartan-3E (XC3S...E)

• XC3S100E-4CS196C / XC3S100E-4CS196I
• XC3S250E-4CS196C / XC3S250E-4CS196I
• XC3S500E-4CS196C / XC3S500E-4CS196I
• XC3S1200E-4CS196C / XC3S1200E-4CS196I
• XC3S1600E-4CS196C / XC3S1600E-4CS196I

3. Другие семейства (менее распространено)

• Семейство CoolRunner-II (CPLD): Некоторые модели, например, XC2C256-7CS196C.
• Семейство Spartan-3A: Отдельные младшие модели.
• Семейство XC9500XL (CPLD): Крайне редко.

Совместимые модели и замечания

1. Механическая и электрическая совместимость:

• Все чипы с суффиксом -CS196 в парт-номере имеют идентичное расположение выводов (pinout) в рамках одного семейства. Например, XC3S400-4CS196C и XC3S1000-4CS196C в одном семействе Spartan-3 имеют одинаковую цоколевку.
• Внимание! Цоколевка различается между разными семействами. Чип от Spartan-3E НЕ является прямой заменой чипу от Spartan-3 в той же плате без переразводки. Необходимо всегда проверять datasheet (User Guide) на конкретное семейство и парт-номер.

2. Совместимость по функционалу (Up/Downgrade в рамках семейства):

• В одном слоте, рассчитанном на корпус 196CSBGA, можно заменить чип на другой из того же семейства, если это позволяет проект. Например, плата с XC3S200 может часто работать с XC3S400 (если позволяет конфигурация выводов вольтажа банков ввода-вывода и нет конфликтов по питанию). Обратная замена (на чип с меньшим объемом ресурсов) обычно возможна, если битстрим помещается в меньший чип.

3. Совместимость по температурному диапазону:

• Чип с индексом I (Industrial) может заменить чип с индексом C (Commercial) при прочих равных. Обратная замена не всегда допустима, если устройство работает в расширенном температурном диапазоне.

4. Аналоги от других производителей:

• Прямых функциональных и цоколевочных аналогов от других производителей (Altera/Intel, Lattice, Microchip) не существует. Каждое семейство ПЛИС имеет уникальную архитектуру и распиновку.
• Механическими аналогами (по размеру, шагу, количеству выводов) могут быть корпуса других производителей, но для замены потребуется полное изменение схемы и прошивки.

Рекомендации по поиску информации

1. Основной документ: Всегда ищите Datasheet (краткие характеристики) и User Guide (полное руководство, включая цоколевку) для конкретного семейства ПЛИС (например, "Spartan-3 Generation FPGA User Guide").
2. Страница продукта на AMD/Xilinx: На официальном сайте в разделе "Archived Products" можно найти документацию на снятые с производства семейства (Spartan-3, Spartan-3E).
3. Packaging Specifications: Для точных механических чертежей корпуса 196CSBGA ищите документ "Xilinx Packaging Specification" или "Packaging and Pinout Specification" для вашего семейства чипов.

Этот корпус был "рабочей лошадкой" для множества проектов в 2000-х и начале 2010-х годов, и устройства на его основе до сих пор используются в различных встраиваемых системах.