fpga芯片速度等级认识
FPGA和STM32的区别是什么 stm32与fpga的优缺点分析
FPGA和STM32的区别是什么stm32与fpga的优缺点分析FPGA基本原理和内部结构一、FPGA原理
FPGA中的基本逻辑单元是CLB模块，一个CLB模块一般包含若干个基本的查找表、寄存器和多路选择器资源，因此FPGA中的逻辑表达式基于LUT的。
FPGA内部的编程信息一般存储在SRAM单元中，因此通常的FPGA都是基于SRAM的，所以掉电后信息会丢失，下次上电需要先配置才能使用。
着重介绍Xilinx FPGA，
二、FPGA产品的速度等级
速度等级一般反映一款芯片的性能，速度等级越高，说明芯片内的逻辑延时和布线延时越小，设计的性能要求也越容易达到，随之付出的成本也越大。
对Xilinx FPGA，速度等级一般有-1、-2、-3等，数字越大，速度等级越高，芯片价钱也越贵。
对Intel FPGA，速度等级一般有-6、-7、-8，数字越小表示速度等级越高、价钱越贵。
三、FPGA内部资源
逻辑资源块是FPGA内部最重要的资源，Xilinx称其为CLB（configurable logic block）; 7系列中，FPGA内部三大主要资源：可编程逻辑单元、可编程I/O单元、布线资源
1、可配置逻辑单元（configurable logic block）
CLB在FPGA中最为丰富，由两个SLICE构成，SLICE分为SLICEL（L:Logic）和SLICEM （M:Memory），因此CLB可分为CLBLL和CLBLM两类；
SLICEL和SLICEM内部都包含4个6输入查找表（LUT6）、3个数据选择器（MUX）、1个进位链（carry chain）和8个触发器（Flip-Flop）；
2、存储单元（Block RAM）。
FPGA可编程逻辑器件芯片XCKU5P-3FFVB676E中文规格书
综述赛灵思 Kintex ® UltraScale+™ FPGA 支持 -3、-2 和 -1 速度等级，其中 -3E 器件性能最高。
-2LE 器件和 -1LI 器件可以 0.85V 或 0.72V 的V CCINT 电压工作，并提供更低的最大静态功耗。
使用以 V CCINT = 0.85V 工作的 -2LE 和 -1LI 器件时，L 器件的速度规格与 -2I 或 -1I 速度等级相同。
以 V CCINT = 0.72V 工作时，-2LE 和 -1LI 器件的性能以及静态和动态功耗都将下降。
DC 和 AC 特性按以下温度范围来指定：扩展级 (E)、工业级 (I) 和军工级 (M)。
除正常工作的温度外或者除非另行说明，否则特定速度等级的所有 DC 和 AC 电气参数都相同（即，-1 速度等级的扩展级器件的时序特性与 -1 速度等级的工业级器件相同）。
但在每个温度范围内，仅限选定的速度等级和/或器件才可用。
本数据手册中的 XQ 参考信息仅适用于 XQ 加固型封装中可用的器件。
请参阅《军用级 UltraScale 架构数据手册：简介》 (DS895)，以获取有关 XQ 军用级器件编号、封装和订购的更多信息。
所有供电电压和结温规格均代表最差情况下的规格。
所含参数为常用设计和典型应用的公用参数。
本数据手册属于 Kintex UltraScale+ FPGA 的整体文档集合的一部分，可通过赛灵思网站获取。
DC 特性绝对最大额定值Kintex UltraScale+ FPGA 数据手册: DC 和 AC 开关特性条款中英文版本如有歧义，概以英文版本为准。
•Advance 产品规格：这些规格仅基于仿真，通常在冻结器件设计规格不久后即可使用。
虽然采用此项指定的速度等级被视为相对稳定且保守，但可能发生某些漏报问题。
•Preliminary 产品规格：这些规格基于完整工程采样 (ES) 硅片特性。
采用此项指定的器件和速度等级旨在更加明确地表明期望的量产硅片性能。
xilinx_电压标准定义_解释说明以及概述
xilinx 电压标准定义解释说明以及概述1. 引言1.1 概述在当前电子技术领域，Xilinx作为一家全球知名的可编程逻辑器件制造商，其产品在各个应用领域广泛使用。
电压标准是Xilinx设计和开发过程中的重要组成部分，在确保产品性能和稳定性方面起着关键作用。
本文将对Xilinx电压标准进行详细解释、说明和概述。
1.2 文章结构本文共分为四个主要部分，具体如下：第一部分是引言部分，主要介绍了文章的背景、目的以及整体结构。
第二部分是关于Xilinx电压标准定义的阐述。
首先会对电压标准概念进行解释，然后探讨Xilinx电压标准的背景和重要性，并回顾其发展历程。
第三部分则进一步详细说明了不同电压标准及其特点，并对Xilinx电压标准中的参数进行解释与分析。
同时，还将通过实际应用案例来展示Xilinx电压标准在设计中的具体应用。
最后一部分是结论与展望，在总结评价Xilinx电压标准的基础上，提出了对未来发展方向的展望和建议。
1.3 目的本文旨在为读者提供有关Xilinx电压标准的全面解释和说明。
通过对电压标准概念、重要性以及发展历程的介绍，读者可以更好地理解Xilinx电压标准的作用和意义。
此外，文章还将具体分析不同电压标准及其特点，并通过实际案例展示Xilinx电压标准在设计中的实际应用。
最后，通过对Xilinx电压标准的总结与评价，为未来发展提供展望和建议。
通过阅读本文，读者将能够全面了解Xilinx 电压标准，并在相关领域的项目和设计中加以应用。
2. Xilinx电压标准定义2.1 电压标准概念解释电压标准是指在特定应用和领域中，规定的电气设备使用的电压范围、电压等级和相关参数的统一规范。
对于Xilinx（赛灵思）公司来说，其电压标准指的是在FPGA（现场可编程逻辑门阵列）设计和开发过程中所采用的电压规格。
2.2 Xilinx电压标准的背景和重要性Xilinx作为全球领先的可编程逻辑器件供应商，在半导体行业拥有广泛影响力。
xilinx命名规则
xilinx命名规则Xilinx命名规则：了解Xilinx器件型号命名规则Xilinx是一家全球领先的可编程逻辑器件制造商，其产品广泛应用于通信、计算机、工业控制、医疗、汽车等领域。
Xilinx的产品型号命名规则是非常重要的，因为它能够帮助用户快速了解产品的性能和特点。
本文将介绍Xilinx器件型号命名规则，帮助读者更好地了解Xilinx产品。
Xilinx器件型号命名规则主要由以下几部分组成：1.器件系列：Xilinx的器件系列通常以字母开头，如Virtex、Kintex、Artix等。
不同的系列代表着不同的性能和应用领域。
例如，Virtex 系列是Xilinx最高端的FPGA产品系列，适用于高性能计算、高速通信和图像处理等领域；而Artix系列则是Xilinx的低成本FPGA产品系列，适用于工业控制、医疗和汽车等领域。
2.器件类型：Xilinx的器件类型通常以数字开头，如7、6、5等。
不同的数字代表着不同的器件类型。
例如，7系列是Xilinx的最新一代FPGA产品系列，采用了先进的28nm工艺，具有更高的性能和更低的功耗。
3.器件容量：Xilinx的器件容量通常以数字结尾，如50、100、200等。
不同的数字代表着不同的器件容量。
例如，Virtex-7系列的器件容量从70到2000不等，用户可以根据自己的需求选择不同的容量。
4.器件速度等级：Xilinx的器件速度等级通常以字母结尾，如-1、-2、-3等。
不同的字母代表着不同的器件速度等级。
例如，Virtex-7系列的速度等级从-1到-3不等，速度等级越高，器件的工作频率越高。
Xilinx器件型号命名规则非常简单明了，用户只需要了解器件系列、类型、容量和速度等级即可快速了解产品的性能和特点。
当然，Xilinx的产品还有很多其他的特点，如DSP、RAM、IO等，用户可以根据自己的需求选择不同的产品。
FPGA与CPLD 总结
CPLD(complex programable logic device)复杂可编程逻辑器件FPGA（field programable gate array)现场可编程门阵列FPGA和CPLD的逻辑单元本身的结构与SPLD相似，即与阵列和可配置的输出宏单元组成。
FPGA逻辑单元是小单元，每个单元只有1-2个触发器，其输入变量通常只有几个因而采用查找表结构（PROM形式）这样的工艺结构占用的芯片面积小，速度高（通常只有1-2纳秒），每个芯片上能集成的单元数多，但逻辑单元功能弱。
如果想实现一个较复杂的功能，需要几个这样的单元组合才能完成（总延时是各个单元延时和互连延时的和），互连关系复杂。
CPLD中的逻辑单元是单元，通常其变量数约20-28个。
因为变量多，所以只能采用PAL结构。
由于这样的单元功能强大，一般的逻辑在单元内均可实现，因而其互连关系简单，一般通过集总总线既可实现。
电路的延时通常就是单元本身和集总总线的延时（通常在数纳秒至十几纳秒），但是同样集成规模的芯片中的触发器的数量少得多。
从上面分析可知道：小单元的FPGA较适合数据型系统，这种系统所需要的触发器数多，但是逻辑相对简单；大单元的CPLD较适合逻辑型系统，如控制器等，这种系统逻辑复杂，输入变量多，但触发器需求量相对较少。
反熔丝工艺只能一次性编程，EPROM EEPROM 和FLASH工艺可以反复的编程，但是他们一经编程片内逻辑就被固定。
他们都是只读型（ROM）编程，这类编程不仅可靠性较高还可以加密。
XILINX公司的FPGA芯片采用RAM型编程，相同集成规模的芯片中的触发器数目较多，功耗低，但是掉电后信息不能保存，必须与存储器联用。
每次上电时必须先对芯片配置，然后才能使用，这似乎是RAM型PLD的缺点，但是ROM型PLD中的编程信息在使用时是不能变化的，RAM型PLD却可以在工作时更换内容，实现不同的逻辑。
CPLD和FPGA的结构，性能对照：CPLD FPGA PROM集成规模：小（最大数万门）大（最高达百万门）单元粒度：大（PAL结构）小（PROM结构）互连方式：集总总线分段总线长线专用互连编程工艺：EPROM EEPROM FLASH SRAM编程类型：ROM RAM型须与存储器联用信息：固定可实时重构触发器数：少多单元功能：强弱速度：高低222222222222222222222222222222222222延迟：确定，可以预测不能确定不能预测功耗：高低加密性能：可加密不能加密适用场合：逻辑型系统数据型系统LCA（LOGIC CELL ARRAY）逻辑单元阵列CLB（CONFIGURABLE LOGIC BLOCK）可配置逻辑模块IOB（INPUT OUTOUT BLOCK）输入输出块Spartan-xl系列FPGA的主要特性SPARTAN-XL系列的FPGA具有低压，低功耗的特点。
cyclone iv fpga芯片的命名规则
cyclone iv fpga芯片的命名规
则
Cyclone IV FPGA芯片的命名规则是：
EP4C系列：EP4C是Cyclone IV的代号简称，只要是Cyclone IV系列都以EP4C开头。
E系列：E代表是E系列，Enhanced logic/memory就是增强逻辑/内存的意思，表明内部的逻辑和内存结构有优化。
数字：代表该芯片逻辑资源的个数，并且以逻辑资源个数的千位以上的数字来命名。
字母：代表芯片的封装方式，Cyclone IV E系列的芯片基本上是常用FPBA封装。
数字：代表芯片的引脚个数。
字母：代表工作温度范围。
数字：代表速度等级，数字越小，代表速度等级越高，能够运行的最
高时钟频率越高，外接晶振的频率也越高。
xilinx-速度的界定标准
xilinx-速度的界定标准
Xilinx公司是一家领先的可编程逻辑器件（ PLD）和现场可编程门阵列（FPGA）制造商。
在Xilinx的FPGA产品中，速度是一个重要的性能指标。
Xilinx（FPGA的速度界定标准通常是指其最大工作频率，即FPGA 内部逻辑单元的最高运行频率。
这个频率取决于FPGA器件的结构和工艺，以及设计中使用的逻辑资源数量和复杂性等因素。
Xilinx（FPGA的速度界定标准通常以每秒百万次运算（ MIPS）或每秒十亿次运算（ TOPS）来衡量。
例如，Xilinx（Virtex-7系列的FPGA最高工作频率可以达到350（MHz，这意味着它可以在每个时钟周期内执行350兆次逻辑操作。
而Xilinx（UltraScale+系列的FPGA最高工作频率则可以达到1（GHz以上，可以执行每秒数十亿次的逻辑操作。
除了最高工作频率之外，Xilinx还提供了一些其他的速度指标，如时钟到输出延时 Clock（to（Out），它表示从输入信号到达FPGA到输出信号离开FPGA所需的时间。
这些指标可以帮助用户评估FPGA 的性能和适用性，并选择最适合其应用需求的FPGA产品。
FPGA的基本原理(详细+入门)
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十、 FPGA的集成度
• 门阵等效门：一个门阵等效门定义为一 个两输入端的“与非”门。
• 系统门：是芯片上门的总数，是厂家指 定给器件的一个门数。
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十一、FPGA的封装
1、引脚数：FPGA芯片总的引脚数。
2、用户I/O数：指除了电源引脚、特殊功能引脚外的引 脚，这些引脚可根据用户的需要进行配置。
l PAL 即 Programmable array logic，是70年代末80年代初由Monolithic Memories Inc。（现为AMD的一部分）首先推出。它是一种熔丝可编 程的器件，采用双极性工艺生产，可用来把几片分立的TTL电路集成 到一片PAL中。PAL是一次性编程的可编程逻辑器件。
• 当b=1时： y= s a + s =a + s
当b=1时，二选一可完成“或门”的功能。
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2) ACT1 的逻辑模块：
• 下图为Actel公司生产的ACT1系列FPGA的逻辑模块框图，ACT1 逻辑模块由三个二选一多路选择器和一个或门组成，是一个有8个 输入一个输出的电路，它可实现两输入、三输入和四输入的与、 或门、与非、或非门、与或门、或与门等，也可实现D型锁存器， 用两个模块可实现各种类型的D触发器。
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九、 FPGA内部的时钟网络
• FPGA内部的时钟网络
– 为时序电路提供大驱动能力、时钟歪斜小的 时钟，或者用作大驱动全局信号，如：reset， output，select signal。
– 具有时钟网络是实现同步设计的基础。
• 时钟网络数：
1：A40MX02 2：A42MX24 3：A54SX32A
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最初接触speed grade这个概念时，很是为Altera的-6、-7、-8速度等级逆向排序的方法困惑过一段时间。
不很严密地说，“序号越低，速度等级越高”这是Altera FPGA的排序方法，“序号越高，速度等级也越高”这是Xilinx FPGA的排序方法。
riple
从那时起，就一直没搞明白speed grade是怎么来的，唯一的概念是：同一款芯片可以有多个速度等级，不同的速度等级代表着不同的性能，不同的性能又导致芯片价格的巨大差异。
脑子里总有一个模模糊糊的推测：FPGA厂家为了提高利润，专门给同一款芯片生产了不同的速度等级。
riple
直到一年前和一位学过IC设计的同事hammer讨论这一问题时，才有了新的认识：对FPGA 厂家来说，为了得到同一款芯片的不同速度等级而专门设计不同的芯片版图是不划算的；所以芯片的速度等级不应该是专门设计出来的，而应该是在芯片生产出来之后，实际测试标定出来的；速度快的芯片在总产量中的比率低，价格也就相应地高。
riple
这一解答很是合理，纠正了我
的一个错误认识。
但是我仍然有两点困惑：1. 是什么因素导致了同一批芯片的性能差异；
2. 如果因素已知，为什么不人为控制这些因素，提高高速芯片的产率，达到既增加芯片厂商的利润又降低高速芯片价格的目的呢。
riple
前些天在博客里看到huge朋友的一篇FPGA speed grade，激发了我进一步探索上述问题的动力。
通过在网络上搜索，逐步得到了以下一些认识：riple
1. 芯片的速度等级决定于芯片内部的门延时和线延时，这两个因素又决定于晶体管的长度L 和容值C，这两个数值的差异最终决定于芯片的生产工艺。
怎样的工艺导致了这一差异，我还没找到答案。
riple
2. 在芯片生产过程中，有一个阶段叫做speed binning。
就是采用一定的方法、按照一组标准对生产出来的芯片进行筛选和分类，进而划分不同的速度等级。
“测试和封装”应该就包含这一过程。
riple
关于speed binning的技术有很多专利：riple
Integrated circuit with adaptive speed binning
Semiconductor device with speed binning test circuit and test method thereof
Binning for semi-custom ASICs
Method and apparatus for determining wafer quality profiles
Method of sorting dice by speed during die bond assembly and packaging to customer order Method for prioritizing production lots based on grade estimates and output requirements
3. 速度等级的标定不仅仅取决于芯片本身的品质，还与芯片的市场定位有很大关系，返修概率和成本也是因素之一。
riple
4. 芯片的等级可以在测试后加以具体调整和改善，在存储器芯片的生产中这一技术应用很广泛。
riple
5. 芯片生产的过程是充满各种变数的，生产过程可以得到控制，但是控制不可能精确到一个分子、一个原子，产品质量只能是一个统计目标。
同一个wafer上的芯片会有差异，即使是同一芯片的不同部分也是有差异的。
速度等级是一个统计数字，反映了一批芯片的某些共同特性，不代表个别芯片的质量。
而且由于某些芯片的测试是抽样进行的，也不排除个别芯片的个别性能会低于标定的速度等级。
不过，据说FPGA的测试是极严格的，很可能我们拿到手的芯片个个都经过了详尽的测试。
这也是FPGA芯片价格高于普通芯片的原因。
riple
6. 同一等级的芯片中的绝大多数，其性能应该高于该速度等级的划分标准。
这也是为什么在FPGA设计中，有少许时序分析违规的设计下载到芯片中仍然能够正常运行的原因（时序分析采用的模型参数是芯片的统计参数，是最保守也是最安全的）。
不过，由于同一等级的芯片仍然存在性能差异，存在时序违规但是单次测试成功的FPGA设计不能确保在量产
时不在个别芯片上出现问题（出了问题就要返修或现场调查，成本一下子就上去了）。
所以，还是要把时序收敛了才能放心量产，这就是工程标准对产品质量的保证。
riple
7. 概率和统计学源于工程实践，对工程实践又起到了巨大的指导作用。
工程实践中的标准都是前人经验教训的积累，是人类社会的宝贵精神财富。
riple
8. 现实世界是模拟的，不是数字的。
在考察现实问题时，我们这些数字工程师和软件工程师应该抛弃“一是一、〇是〇”的观念，用连续的眼光看待这个连续变化的真实世界。
riple 9. 芯片生产过程中的不确定性导致了芯片的性能差异，这一差异影响了芯片的价格，价格和性能的折中又影响了我们这些FPGA设计工程师在器件选型、设计方法上的决策，我们生产的产品的性价比决定了产品的销售，产品的销量又决定了芯片的采购量，采购量又影响了芯片的采购价格...。
原子、分子级别上的差异，就这样一级一级地传递和放大。
人类社会就是这样环环相扣，互相制约的。
嘿，真是神奇！。