[Xilinx FPGA] #6 Xilinx FPGA 芯片选型

1.工艺节点

首先不管选择什么厂家的产品,都建议在其主流产品中选择合适的芯片。

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以上是目前 Xilinx 主流的也是常用的几个 FPGA 产品系列,这里不谈传说中的后两个系列。Spartan-6 和 7-series 中的 Spartan-7 的定位为满足低成本应用,容量中等,性能仅为满足一般的逻辑设计要求。7-series 其他三个子系列定位也各不相同,Artix-7 和 Kintex-7 均可认为其定位为高性价比,用户可根据自己的需要自行选择,官方的说法是,Artix-7 系列提供了最高性能功耗比结构、 收发器线速、DSP 处理能力以及 AMS 集成,Kintex-7 系列最佳成本/性能/功耗平衡,同时提供高 DSP 率、高性价比封装;而 Virtex-7 则定位为高性能应用,容量大,性能定位为能满足各类高端应用。

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另外 Spartan-6 系列仍需使用 ISE 作为开发工具,7-series、UltraSCALE 和 UltraSCALE+ 系列使用 Vivado 作为开发工具。


2.片上硬件资源

关于各系列的片上资源,可直接参考各系列的芯片选型手册:

Cost-Optimized Portfolio Product Tables and Product Selection Guide

All Programmable 7Series Product Selection Guide

UltraSCALE FPGA Product Tables and Product Selection Guide

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也可参考各系列更加详细的数据手册

DS-160: Spartan-6 Family Overview

DS-170: XA Spartan-6 Automotive FPGA Family Overview

DS-180: 7 Series FPGAs Data Sheet: Overview


3.电气接口标准、封装方式、速度等级和温度等级

电气接口标准:
数字电路的电气接口标准非常多。在复杂数字系统中,经常会出现多种电气接口标准。可是 FPGA 器件的每一个 I/O 并不支持所有的电气接口标准,在选型时要特别注意电气接口标准的适配情况。

封装方式:
主要需要在两个方面考量,第一个就是可用的I/O口的数量。第二个就是封装的尺寸。I/O数量是一个必要的条件,先要根据这个条件筛选出可以用的芯片。然后在筛选出来的芯片中,再根据封装类型,尺寸和pitch尺寸选择合适的芯片。在封装尺寸符合要求的情况下,尽量选择有利于PCB设计和生产的封装。比如如果有TQFP封装的芯片,尺寸又符合项目的需求,那么就不要选择BGA封装的。对于BGA封装的芯片,如果有pitch为1.0mm的可以满足要求,就不要选择pitch为0.5mm的。这直接影响到PCB设计难度,制造成本和良率。

速度等级:
对 Xilinx 的 FPGA 来说,数值越大,芯片性能越好,能支持的代码处理速度越高,且能更好的处理复杂代码实现过程,不用太多的时序约束干预。反之,数值越小,芯片性能越差,能支持的代码处理速度越低,且对代码编写要求越高,要尽量少使用组合逻辑实现,有时还需很复杂的时序约束干预才能完全满足时序要求。
注:对于 Xilinx 的 CPLD 和 Altera 的 FPGA ,其速度等级的数值越大,反而代表芯片性能越差

温度等级:

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4.价格

在芯片选型时,价格也是特别重要的一个因素,毕竟不同芯片的价格可能相差数倍至数十倍、数百倍。应该在满足要求的芯片中,挑选性价比最高的一款。


 

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