Как читать обозначение кристалла ПЛИС
Артикул кристалла — составной код, в котором заданы семейство, плотность, быстродействие, корпус и температурный диапазон. Разбираем схемы обозначений AMD и Intel и то, какие поля допустимо менять при подборе.
Обозначение кристалла ПЛИС — это не произвольный номер, а составной код. В нём зашиты семейство, объём ресурсов, быстродействие, корпус и температурный диапазон. Когда закупщик получает заявку с единственной строкой вида XCKU5P-2FFVB676I, по ней уже можно понять, какой это класс микросхемы, чем она отличается от соседней позиции и чем её допустимо заменить.
Ниже разобрано, из каких частей складывается артикул у двух основных производителей, какие поля влияют на цену и срок поставки и что обязательно сверять с проектом до заказа. Микросхемы и платформы собраны в разделах FPGA (ПЛИС) и платы расширения.
Из каких частей складывается артикул
- Префикс производителя и исполнения. У AMD (ранее Xilinx) это XC — коммерческая серия, XA — автомобильное исполнение, XQ — исполнение для жёстких условий.
- Семейство. Буквенный код линейки: KU — Kintex UltraScale, VU — Virtex UltraScale, ZU — Zynq UltraScale+, A — Artix. Суффикс P указывает на поколение UltraScale+.
- Плотность. Число после кода семейства — условный размер кристалла внутри линейки. XCKU5P меньше XCKU060, и прямого пересчёта в логические элементы из номера не выходит: объём ресурсов смотрится по таблице семейства.
- Быстродействие. Скоростная градация пишется через дефис: -1, -2, -3. У AMD выше номер — выше быстродействие и цена. Варианты вида -2L означают исполнение с пониженным напряжением ядра.
- Корпус. Буквенно-цифровой код вроде FFVB676 или FBVA900: буквы задают тип корпуса (флип-чип BGA, обычный BGA), число — количество выводов.
- Температурный диапазон. Завершающая буква: C — коммерческий, I — промышленный, Q и M — специальные исполнения.
У Intel (ранее Altera) схема другая: ведущая цифра или цифры обозначают поколение, за ними идёт код семейства и варианта, затем код конкретного представителя, корпус и скоростная градация. В обозначении 10M50DAF484C7G первая часть 10M50 читается как MAX 10 на 50 тысяч логических элементов, F484 — корпус FBGA на 484 вывода, C7 — коммерческое исполнение со скоростной градацией 7. Здесь действует обратное правило: чем меньше номер градации, тем быстрее кристалл.
Что в артикуле говорит о корпусе
Код корпуса определяет не только посадочное место на плате, но и число доступных пользовательских выводов, число банков ввода-вывода и количество высокоскоростных приёмопередатчиков. Один и тот же кристалл в корпусе на 676 выводов и на 900 выводов даёт разное количество линий ввода-вывода, поэтому замена корпуса — это всегда переработка платы.
- Шаг выводов. Корпуса с шагом 1,0 мм разводятся на плате с меньшим числом слоёв, чем корпуса с шагом 0,8 и 0,5 мм. От шага зависит стоимость изготовления печатной платы и возможность монтажа на имеющемся оборудовании.
- Число выводов. Часть выводов занята питанием, землёй и конфигурационными линиями. Пользовательских линий всегда меньше, чем выводов в коде корпуса.
- Исполнение по высоте. У корпусов с теплораспределителем выше и профиль, и требования к отводу тепла.
- Совместимость по посадочному месту. Внутри семейства часть кристаллов разных плотностей выпускается в одинаковых корпусах — это позволяет заложить на плате запас и поставить более ёмкий кристалл без переработки.
Поля артикула и что они меняют в заказе
| Поле | Пример | Что задаёт | Можно ли менять при подборе |
|---|---|---|---|
| Префикс | XC, XA, XQ | Условия применения, приёмка | Нет, определяется требованиями к изделию |
| Семейство | KU, VU, ZU, A | Архитектуру, набор блоков, средства разработки | Нет, проект пересобирается заново |
| Плотность | 5P, 060, 115 | Объём логики, памяти, умножителей | Вверх — при запасе по корпусу и питанию |
| Скоростная градация | -1, -2, -3 | Предельную тактовую частоту проекта | Вверх — да, вниз — только после временного анализа |
| Корпус | FFVB676, F484 | Посадочное место, число линий ввода-вывода | Нет без переработки платы |
| Температурный диапазон | C, I | Допустимые условия эксплуатации | С коммерческого на промышленный — да |
Практический вывод из таблицы: безопасно меняются только плотность вверх, скоростная градация вверх и температурный диапазон в сторону более жёсткого. Любое изменение корпуса или семейства — это новая разработка, а не подбор аналога.
Чем артикул кристалла отличается от артикула платы
В заявках часто смешивают два разных обозначения. Код вида XCKU5P-2FFVB676I относится к микросхеме, код вида AXKU062 или DE10-Lite — к отладочной плате, на которой этот кристалл установлен. Плата несёт кристалл конкретного исполнения, и заменить его на плате нельзя: при подборе платформы сначала проверяют, какой кристалл на ней стоит.
- Плата Alinx AXKU062 построена на кристалле семейства Kintex UltraScale, плата Alinx XCKU5P — на кристалле UltraScale+. Это разные поколения, и проекты между ними напрямую не переносятся.
- Платы Terasic серии DE построены на кристаллах Intel. Так, DE10-Lite несёт MAX 10 на 50 тысяч логических элементов — платформа учебного и прототипного класса.
- Платы Intel серии DK-DEV относятся к оценочным комплектам под конкретное семейство: обозначение после DK-DEV указывает именно на установленный кристалл.
- Платы с микроконтроллерами — Olimex STM32-P103, STMicroelectronics nucleo-f429zi, MIKROELEKTRONIKA EasyMx Pro — к ПЛИС не относятся, хотя попадают в те же заявки.
Что сверяют с проектом до заказа
- Объём ресурсов под проект: логические элементы, блочная память, аппаратные умножители. Номер плотности в артикуле — только ориентир, точные значения берутся из таблицы семейства.
- Скоростную градацию — по результатам временного анализа собранного проекта, а не по запасу «на всякий случай». Переход на градацию ниже требует повторной сборки.
- Число и стандарты линий ввода-вывода: уровни, дифференциальные пары, требования к банкам питания.
- Число высокоскоростных приёмопередатчиков и их предельную скорость, если в проекте есть последовательные интерфейсы.
- Температурный диапазон применения изделия и расчёт отвода тепла при заданной потребляемой мощности.
- Среду разработки: семейства разных поколений поддерживаются разными версиями средств, и переход между ними меняет сроки проекта.
Частые вопросы
Можно ли по артикулу узнать число логических элементов? Напрямую — нет. Номер плотности показывает положение кристалла внутри линейки, а объём ресурсов смотрится по таблице семейства. У части линеек номер близок к числу логических элементов в тысячах, но на это правило опираться нельзя.
Что делать, если нужного исполнения нет в наличии? Проверить, выпускается ли тот же кристалл в более высокой скоростной градации и в промышленном температурном диапазоне — такая замена допустима. Корпус и семейство не меняются.
Чем промышленное исполнение отличается от коммерческого? Диапазоном рабочих температур и, как следствие, допустимой нагрузкой при том же охлаждении. Проект при этом не меняется, посадочное место совпадает.
Переносится ли проект между UltraScale и UltraScale+? Не автоматически. Это разные поколения с разной архитектурой блоков и разными версиями средств разработки, проект пересобирается и проходит временной анализ заново.
Что прислать для подбора? Полный артикул кристалла или платы, требуемый объём ресурсов по отчёту сборки, число и стандарты линий ввода-вывода, число приёмопередатчиков и их скорость, температурный диапазон изделия и количество в заказе.
Что мы делаем
Разбираем артикул из заявки на поля, проверяем, выпускается ли исполнение и в каких корпусах, подбираем допустимые замены по плотности и скоростной градации, отдельно считаем платы расширения под нужные интерфейсы и называем сроки поставки. Разделы — FPGA (ПЛИС), платы расширения и процессоры.
Пришлите артикул и требования проекта на server@tkasiatorg.ru — разберём обозначение, проверим доступные исполнения, подберём допустимые замены и соберём спецификацию с платами расширения под нужные интерфейсы.
