Xilinx 7系列FPGA之Artix-7产品简介

时间：2023-01-19 16:55:21

数字化革命改变了对新手和有丰富经验的 FPGA 设计人员的期望。为了在航空航天和国防、通信基础设施、医疗、工业和消费电子等对成本敏感的市场中竞争，需要在广泛的密度范围内提供强大的高性能功能组合。在不牺牲性能的情况下，开发人员必须能够扩展使用模型以获得更大的处理带宽、便携性和应用范围，同时将功耗（关键资源）保持在最低水平。

Xilinx® Artix® -7 系列 FPGA 重新定义了成本敏感型解决方案，功耗比上一代产品降低了一半，同时为高带宽应用提供一流的收发器和信号处理能力。这些设备基于 28 纳米 HPL 工艺构建，提供一流的性能功耗比。与 MicroBlaze™ 软处理器一起，Artix-7 FPGA 非常适用于便携式医疗设备、军用无线电和小型无线基础设施等产品。 Artix7 FPGA 满足对尺寸、重量、功率和成本 (SWaP-C) 敏感的市场，如 航空电子和通信等市场。

关键能力概述

新的性能水平

  • 6.6Gb/s 收发器支持 211Gb/s 峰值带宽（全双工）

  • 速度高达 1.25Gb/s 的单双差分 I/O 标准

  • 740 个 DSP48E1 slices，具有高达 930 GMAC 的信号处理能力

  • 1066Mb/s DDR3 内存，包括 SODIMM 支持

  • 微控制器、实时处理器或应用处理器配置中的 200+ DMIPs 的MicroBlaze 处理器

  • 集成内存接口实现对视频和数据的流线型访问

下一代计算和网络基础设施的可扩展、安全连接

  • 适用于新兴网络模块和协议的 112G PAM4 收发器

  • 支持各种数据速率和协议的 100G 和 600G 以太网内核

  • 具有 FEC 的 600G Interlaken 内核，可用于芯片间互连

  • 用于内联网络安全的 400G 高速加密引擎

不断发展的算法和协议的适应性加速

  • 具有可编程内存层次结构的自适应引擎可实现更高的计算密度

  • 增强的 DSP 引擎支持各种数据类型以应对不同的工作负载

  • 用于高带宽 IP 互连的可编程片上网络 (NoC)

最小封装

  • 低成本、焊线、芯片级 BGA 封装

  • 10x10mm 封装以实现最大的系统集成

  • 家族产品间的封装移植

同等的成本，两倍的逻辑资源，一半的功率

  • 与上一代产品相比，总功率降低 50%

  • 范围从 13,000–200,000 个逻辑单元实现的低功耗性能

  • 比 Spartan® -6 FPGA 多2 倍逻辑资源、2.5 倍 BRAM和 5.7 倍的 DSP slices

  • 最低功耗工业速度等级产品 (-1LI)

低风险，快速提升

  • 经过生产验证的 28nm 工艺、架构和质量

  • 集成 IP 块以减少开发时间和风险

  • 用于快速开发内置块的集成向导

  • 裸机、freeRTOS 和 Linux 支持带有拖放外设的 MicroBlaze 处理器

  • 带有 IP 和参考设计的开发套件可快速开始设计

挑战：降低功耗和成本的需求

  • 机器降低功率，便于携带

  • 在降低成本的同时提供最高性能

  • 以小尺寸提供高级功能

方案：Xilinx Artix-7 FPGA

  • 与上一代产品相比，功耗降低 50%

  • 一流的性能功率比

  • 超过 200DMIPs 的处理能力，外加带 MicroBlaze 软处理器的拖放外设

  • 小型引脚和封装

  • 最广泛的成本优化全可编程产品系列的一部分

为成本敏感型市场提供一流的性能和带宽

Artix-7 设备提供业界最优化的收发器、最高的性能和最低的功耗。该系列非常适合需要高端功能的成本敏感型应用。Artix-7 系列在几乎所有性能类别中都是业界成本优化的性能领导者，包括逻辑结构、信号处理、嵌入式存储器、LVDS I/O、存储器接口，尤其是收发器。

MicroBlaze CPU 是高度可配置的 32 位 RISC 处理器，针对 Xilinx FPGA 进行了优化。为了快速应用，预设可用于微控制器、实时处理器和应用处理器用例。从预设开始，然后进一步自定义特定处理器功能以满足您应用的特定需求。通过使用具有驱动的外设目录中的可拖放 IP 扩展您的 MicroBlaze 处理器系统，例如 PWM、UART、串行接口等。MicroBlaze 处理器，可拖放外设，Vivado® HLx 设计套件 WebPack 版, 和基于 Eclipse 的软件开发工具包Xilinx 均免费提供。

作为 7 系列的一部分，Artix-7 FPGA 还提供其他系统集成功能，例如集成的高级模拟混合信号 (AMS) 技术。无论是实施简单的模数转换器还是替换成本更高的片上系统 (SoC) 功能，模拟都是下一个可通过独立的双 12 位、1MSPS、17 通道高效实现Artix-7 FPGA 中的模数转换器的集成级别，。

最广泛的产品组合的一部分

Artix-7 系列是最广泛的 All Programmable 成本优化系列的一部分——为给定应用提供最佳价值。该产品组合还包括提供 I/O 优化的 Spartan-6 和 Spartan-7 FPGA，以及为应用提供系统集成和优化的 Zynq® -7000 All Programmable SoC。

启用下一代系统

医疗：便携式超声波

设计人员可以应用完全可编程的 64 通道便携式超声波实施方案，该实施方案可向上扩展至 196 或 256 个通道，或向下扩展至 32 个通道。

Xilinx 7系列FPGA之Artix-7产品简介

  • 64 通道便携式超声的最低功耗单芯片实现，与上一代 FPGA 相比，成本降低 35%，外形尺寸缩小 57%

  • 高达 930 GMAC 的 DSP 处理可实现高质量的图像渲染

  • 对 PCIe® Gen2 x4 的内置支持可实现与主机系统的高带宽接口

  • 适用于笔记本电脑和平板电脑大小设备的小巧外形

  • 6.6Gb/s 接口支持下一代 JEDEC JESD204B 模拟接口

航天和国防：安全软件定义无线电

Artix-7 FPGA 提供业界集成度最高的 Type-1 单芯片密码 (SCC) 解决方案，可实现卓越、安全的 SWaP-C 结果。丰富的 DSP 资源允许波形处理能力将调制解调器和加密引擎集成在一个芯片上。

Xilinx 7系列FPGA之Artix-7产品简介

  • 具有 1.25Gb/s LVDS 和 PCIe Gen2 x4 的高并行和串行 I/O 性能

  • 1,066Mb/s DDR3 内存接口支持使用标准型记忆体的视频数据缓冲

  • 高达 930 GMACS 用于基带信号预处理和射频信号增强

  • 系统集成在 19x19mm 封装中，适用于电池供电的手持无线电

工业：可编程逻辑控制器

与传统架构相比，采用 Artix-7 FPGA 和 Xilinx IP 解决方案可实现更小外形的可编程逻辑控制器 (PLC)，同时具有更高的灵活性、更低的 BOM 成本和更低的功耗。作为主处理器的配套设备，FPGA 取代了通信扩展模块。

Xilinx 7系列FPGA之Artix-7产品简介

  • 用于实时控制从主 CPU 卸载工业以太网任务的 MicroBlaze 32 位处理器

  • 高性能、高精度电机控制驱动功能

  • 用于在单个设备中分离安全和非安全硬件功能的隔离设计流程

  • 适用于小尺寸模块的小尺寸 (15x15mm) 和单芯片解决方案

  • 高密度 I/O 支持最大连接性

  • 可重新编程的结构，用于可升级性和面向未来的设计

从使用评估板开始

为了让开发者开始使用Artix-7系列产品，xilinx提供了Artix-7 FPGA AC701 和 Artix-7 50T FPGA 两块评估板，以便对自己的应用做一个快速的样机研究。这些评估板包含了所有的基本的硬件组件、设计工具、IP和预先验证过的参考设计。

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