Xilinx XC4VLX100-11FF1513C

Конечно, вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости для микросхемы Xilinx XC4VLX100-11FF1513C.

Общее описание

Xilinx XC4VLX100-11FF1513C — это программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС, FPGA) из семейства Virtex-4 LX. Это высокопроизводительное устройство, оптимизированное для реализации сложной логики с акцентом на высокую плотность логических элементов при умеренном потреблении. Семейство Virtex-4 было революционным, так как впервые использовало технологию ASMBL (Advanced Silicon Modular Block) для создания разнородных платформ с разным соотношением логики, памяти и встроенных функций.

Ключевая особенность серии LX — максимальное количество логических ячеек и блоков RAM по сравнению с другими подсемействами Virtex-4 (SX — для DSP, FX — со встроенными процессорными ядрами и高速 трансиверами).

Основное назначение: Прототипирование ASIC, сложная обработка данных, телекоммуникационная инфраструктура, высокопроизводительные вычислительные системы, медицинская и научная аппаратура.

Расшифровка маркировки (Part Number)

• XC4V = Xilinx Virtex-4
• LX = Подсемейство (Logic-optimized)
• 100 = Уровень устройства (примерно 100K логических ячеек)
• -11 = Скоростной сорт (Speed Grade). -11 означает быстродействие, где меньшее число (например, -10, -11, -12) указывает на более высокую производительность.
• FF = Тип корпуса (Flip-Chip, Fine-pitch Ball Grid Array). FF1513 — это конкретный тип BGA-корпуса.
• 1513 = Количество выводов (1513 контактных площадок).
• C = Диапазон рабочих температур: C = Commercial (0°C до +85°C, Junction Temperature). Есть также I = Industrial (-40°C до +100°C).

Ключевые технические характеристики

| Параметр | Значение / Описание | | :--- | :--- | | Семейство | Xilinx Virtex-4 | | Подсемейство | LX (оптимизировано по логике) | | Логические ячейки (Slices) | 49,152 среза (Slice). Важно: 1 срез Virtex-4 = 2 логических элемента (LC), каждый из которых содержит 4-входовую таблицу истинности (LUT) и триггер. Таким образом, общее число логических ячеек (LC) ≈ 98,304. | | Эквивалентные логические вентили | ~1.1 млн (типичный маркетинговый показатель). | | Блоки RAM (Block RAM) | 288 блоков по 18 Кбит каждый. Общий объем: 5,184 Кбит (648 Кбайт) двухпортовой RAM. | | Тактовая частота (макс.) | Зависит от дизайна. Для Speed Grade -11 максимальная частота для внутренних операций может превышать 500 МГц для простых путей, типичная рабочая частота сложных проектов — 150-300 МГц. | | DSP Slices (XtremeDSP) | 96 блоков. Каждый блок — это 18x18-битный умножитель с аккумулятором, поддерживающий 48-битное сложение/вычитание. | | Тактовые менеджеры (DCM) | 12 цифровых менеджеров тактовых сигналов (Digital Clock Managers) для синтеза, задержки, выравнивания тактовых сигналов. | | Входы/выходы общего назначения (GPIO) | До 960 пользовательских I/O (зависит от конфигурации банков). | | Стандарты ввода-вывода | Поддержка множества стандартов: LVCMOS (1.2V-3.3V), LVTTL, HSTL, SSTL, PCI, PCI-X, дифференциальные (LVDS, RSDS, BLVDS и др.). | | Напряжение ядра (Vccint) | 1.2 В (низкое напряжение для своего времени, снижающее энергопотребление). | | Напряжение портов ввода-вывода (Vcco) | Программируемое: 1.2В, 1.5В, 1.8В, 2.5В, 3.3В (по банкам). | | Техпроцесс | 90 нм (nanometer). | | Потребляемая мощность | Зависит от дизайна, частоты и загрузки ресурсов. Может составлять от 1-2 Вт до нескольких ватт. | | Конфигурация (загрузка) | Через JTAG, Parallel Flash, Serial Flash (Platform Flash), SelectMAP. |

Парт-номера (Part Numbers) и совместимые модели

1. Прямые аналоги (зависит от требований):

Эти аналоги отличаются скоростным сортом, диапазоном температур или типом корпуса, но имеют идентичную логическую структуру (логику, RAM, DSP).

• XC4VLX100-10FF1513C — более медленная версия (Speed Grade -10).
• XC4VLX100-12FF1513C — более быстрая версия (Speed Grade -12).
• XC4VLX100-11FF1513I — промышленный температурный диапазон (-40°C до +100°C).
• XC4VLX100-11FF1513 — базовая часть без указания температурного диапазона (обычно коммерческий "C").

2. Функционально совместимые в пределах семейства (для миграции проекта):

При миграции дизайна можно рассмотреть другие устройства семейства Virtex-4 LX, если ресурсов XC4VLX100 недостаточно или, наоборот, избыточно. Важно: Необходимо проверять соответствие корпусов и расположение выводов (Pinout).

• Меньшая емкость: XC4VLX60, XC4VLX40, XC4VLX25, XC4VLX15.
• Большая емкость: XC4VLX160, XC4VLX200.

3. Совместимые модели для нового дизайна (более современные аналоги):

Семейство Virtex-4 снято с производства (статус Not Recommended for New Designs - NRND). Для новых проектов Xilinx (AMD) рекомендует использовать более новые семейства, которые предлагают лучшую производительность, энергоэффективность и доступность.

• Прямой эволюционный наследник (архитектурно): Virtex-5 LX (65 нм). Более высокая производительность, лучшее соотношение ресурсов. Аналог по емкости: XC5VLX110T.
• Более современные аналоги (по цене/производительности):
  • Virtex-6 LX (40 нм). Аналог: XC6VLX240T или XC6VLX130T (имеют встроенные трансиверы, но много логики).
  • 7 Series: Kintex-7 (28 нм) — оптимальная замена по соотношению цена/производительность. Аналог по логическим ресурсам: XC7K160T или XC7K325T. Artix-7 — более дешевое, сфокусированное на логике семейство.
  • UltraScale/UltraScale+: Для высокопроизводительных применений (16 нм и ниже).

Важные замечания:

1. Снято с производства: Virtex-4 — устаревшее семейство. Покупка возможна только через каналы перепродаж (вторичный рынок).
2. Инструменты: Для разработки под эту ПЛИС требуется ISE Design Suite версии 14.7 или более ранней (современный Vivado его не поддерживает). ISE можно найти в архивах AMD.
3. Совместимость при замене: При замене на другой скоростной сорт или температурный диапазон необходимо провести повторную статическую временную анализ (Static Timing Analysis) проекта. Замена на устройство другого семейства (например, Virtex-5 или Kintex-7) требует полного переноса проекта с возможными архитектурными изменениями.

Это устройство представляет собой классическую, мощную ПЛИС своего поколения, которая до сих пор может использоваться в поддержке старого оборудования, но для новых разработок настоятельно рекомендуется выбирать более современные аналоги.