Xilinx XCAU10P-2FFVB676I 赛灵思 Artix UltraScale+ FPGA

XCAU10P-2FFVB676I 是 AMD Xilinx 推出的 Artix UltraScale+™ FPGA 器件,内部集成了约 96,250 逻辑单元,满足中等规模高性能应用的需求。该芯片采用 16 nm FinFET 制程工艺,核心电压典型值约 0.85 V,能够在较低功耗下提供高达 775 MHz 的时钟频率 。器件支持工业级温度范围(--40 °C 至 100 °C),能够在恶劣环境中保持稳定运行 。XCAU10P-2FFVB676I 提供 228 个用户可用 I/O 引脚,以 676 引脚 FCBGA(27 × 27 mm)封装形式

系列与定位

XCAU10P-2FFVB676I 隶属于 Artix UltraScale+ FPGA 家族,专为中端性能与低功耗设计而优化 。该系列 FPGA 在逻辑资源、I/O 接口及功耗之间取得平衡,适合嵌入式系统、边缘计算及通信等多种应用场景 。

逻辑资源与存储

器件内部共有 5,500 个可编程逻辑块(CLB/LAB),合计 96,250 逻辑单元(Logic Elements),能够满足中等规模数字逻辑设计需求 。XCAU10P-2FFVB676I 集成了约 3.67 Mbit 的嵌入式 Block RAM,用于实现大容量缓存和高速存储操作 。

时钟与性能

该型号的速度等级为 --2,可实现高达 775 MHz 的逻辑时钟频率,适合对时序要求严格的应用设计 。Artix UltraScale+ 架构在功耗与性能方面做了优化,能够在核心电压 0.825 V 至 0.876 V 的范围内稳定运行,以支持高效的数据处理 。

主要特性

  1. 核心逻辑与存储

    • 96,250 逻辑单元(LEs),对应 5,500 CLB/LABs,支持复杂时序逻辑实现 。

    • 3.67 Mbit Block RAM,用于缓存与数据存储,可显著提升系统内存带宽 。

    • 内含丰富的 DSP 块,支持高效的乘法与累加运算,适合信号处理与嵌入式计算 。

  2. I/O 与接口

    • 提供 228 个通用 I/O 引脚,能够灵活支持多种外设与总线协议 。

    • 嵌入若干高性能收发器(GTP/GTY),支持多 Gb/s 级别的高速串行通信,如 PCIe、SATA、USB 3.0 等 。

  3. 功耗与供电

    • 核心电压范围为 0.825 V 至 0.876 V,典型值 0.85 V,可在低电压下实现高性能 。

    • Artix UltraScale+ 架构针对电源效率进行了优化,大幅降低静态和动态功耗,适合便携和工业级应用 。

  4. 温度与可靠性

    • 工业级 --40 °C 至 100 °C 运行温度范围,满足高温、高振动等恶劣环境下的稳定性要求 。

    • FCBGA 封装具有良好的散热性能,结合芯片内部的热管理设计,有助于在高负载下维持可靠性 。

架构与资源

逻辑单元(CLB / LAB)

Artix UltraScale+ 的 CLB/LAB 单位包含可编程查找表(LUT)、触发器(FF)和互连资源,能够通过用户设计来实现任意逻辑功能 。XC AU10P-2FFVB676I 总计 5,500 个 CLB/LAB,可支持数百万个门级等价逻辑,实现从简单控制到复杂 DSP 系统的快速原型开发 。

存储资源

  • Block RAM:该器件集成了 3.67 Mbit 的 Block RAM,分布在多个存储块中,可用于高速临时存储与 FIFO 实现 。

  • Distributed RAM:利用 LUT 也可以实现小容量的分布式 RAM,用于时序锁存与缓存,多种存储资源组合提升了设计灵活性 。

DSP 与信号处理

Artix UltraScale+ 器件配备了高性能 DSP48E2 块,支持 27 × 18 位硬件乘法、累加及预加等功能,可用于数字信号处理、滤波器与加速计算等场景 。这些 DSP 块可与 Block RAM 高效配合,实现数据流水线处理,大幅提升系统吞吐率。

高速收发器(GTP)

XC AU10P-2FFVB676I 内置多个 GTP 收发器,每通道支持最高 6.6 Gb/s 数据速率,常用于实现 PCI Express、SATA、USB 3.0、5 G/10 G Ethernet 等高速串行接口 。收发器支持多种差分电平和编码方式,如 8b/10b、64b/66b 等,满足各种协议需求。

封装与接口

XCAU10P-2FFVB676I 采用 676-BBGA(27 × 27 mm)FCBGA 封装,具有以下优势 :

  • 高 I/O 密度:676 个 Ball,可实现多达 228 个用户 I/O 引脚,适合外部接口丰富的系统设计。

  • 散热效率:F(Fine-pitch)CBGA 封装底部具有散热焊盘,有助于通过 PCB 及时散热,维持器件温度稳定。

  • 机械强度:FCBGA 球状焊点有效缓解了热应力和机械应力,提升了芯片寿命与可靠性。

I/O 引脚分布

  • 多电压 I/O 支持:SelectIO 支持 1.2 V、1.8 V、2.5 V、3.3 V 等多种 I/O 标准,可适配多种外部设备与通信协议 。

  • 差分对:部分 I/O 引脚可配置为 LVDS、SSTL 或 HSTL 差分对,用于高速数据传输或时钟分发 。

  • XCAU10P-2SBVB484I XCAU10P-1SBVB484I XCAU10P-1FFVB676I XCAU10P-1FFVB676E XCAU10P-2FFVB676E XCAU10P-L1SBVB484I XCAU10P-2UBVA368I XCAU10P-2UBVA368E

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