Xilinx XCV2000E

Отличный выбор! Xilinx XCV2000E — это классический представитель высокопроизводительных FPGA семейства Virtex™-E, которые в свое время (конец 1990-х — начало 2000-х) задавали стандарты для сложных логических проектов.

Общее описание

XCV2000E — это FPGA (программируемая пользователем вентильная матрица) из второго поколения семейства Virtex-E, построенная на 0.18-микронной технологии с 6-слойной металлизацией. Ключевые улучшения по сравнению с первым поколением (Virtex) — это значительно увеличенная объемная память (Block RAM), встроенная поддержка дифференциальных стандартов (LVDS) и повышенная производительность.

Основное назначение: Использовался в областях, требующих высокой логической плотности и быстрой памяти: телекоммуникационное оборудование (сетевые процессоры, коммутаторы), сложная обработка сигналов (DSP), прототипирование ASIC, высокопроизводительные вычисления и контроллеры.

Статус: Снят с производства (End-of-Life). Xilinx (ныне часть AMD) давно прекратила выпуск этих чипов. Они доступны только на вторичном рынке (б/у, с хранения) или через дистрибьюторов, специализирующихся на устаревших компонентах.

Ключевые технические характеристики

• Логическая емкость:
  • ~2 000 000 системных вентилей (метрика Xilinx, ориентировочная).
  • 55 296 логических ячеек (CLB — Configurable Logic Blocks), каждая из которых содержит 4 среза (slices) и 2 триггера. Всего 221 184 среза.
• Внутренняя память (Block RAM):
  • 160 блоков RAM по 4 Кбит каждый.
  • Общий объем: 655 360 бит (или 80 Кбайт) распределенной двухпортовой памяти.
  • Блоки могут быть каскадированы для создания памяти большей разрядности и глубины.
• Тактовая частота: Максимальная частота переключения триггеров может достигать 300+ МГц (зависит от конкретного проекта, маркировки и условий).
• Входы/Выходы:
  • Максимальное количество пользовательских I/O: 804 (зависит от корпуса).
  • Поддержка широкого набора стандартов: LVTTL, LVCMOS (3.3V, 2.5V, 1.8V), PCI (33 MHz), GTL, AGP, HSTL, SSTL, LVDS (до 311 Мбит/с).
• Архитектура тактирования:
  • 4 встроенных блока DCM (Digital Clock Manager) для управления задержкой (Delay-Locked Loops — DLL), умножения/деления частоты и сдвига фазы.
• Процессорные ядра: Не содержит встроенных аппаратных ядер (как современные Zynq). Процессор (например, MicroBlaze) мог быть реализован только в виде софт-ядра, занимающего логические ресурсы.
• Напряжение питания:
  • Ядро (Vccint): 1.8V
  • Вводы/выводы (Vcco): Программируемое, обычно 3.3V, 2.5V или 1.8V в зависимости от банка.
• Техпроцесс: 0.18 мкм.

Парт-номера (Part Numbers)

Парт-номер формируется по схеме: XCV2000E - Скоростная маркировка - Тип корпуса - Диапазон температур - Качество исполнения

Примеры популярных парт-номеров:

1. XCV2000E-6BG560C — Наиболее распространенная модель.

   • XCV2000E — Базовая модель.
   • -6 — Скоростная маркировка (-6 — стандартная, -7/-8 — более быстрые).
   • -BG560 — Тип корпуса: BG560 — Ball Grid Array, 560 выводов.
   • -C — Коммерческий температурный диапазон (0°C to +85°C).
   • Аналоги: XCV2000E-7BG560C, XCV2000E-8BG560C (более быстрые).

2. XCV2000E-6FG680C

   • -FG680 — Fine-Pitch BGA, 680 выводов (больше линий I/O).
   • Аналоги с другими скоростями: XCV2000E-7FG680C, XCV2000E-8FG680C.

3. XCV2000E-6HQ240C

   • -HQ240 — Quad Flat Pack (QFP), 240 выводов (для монтажа в отверстия или простого BGA).

4. Для военных/аэрокосмических применений:

   • XCV2000E-6FG680I — Индустриальный диапазон (-40°C to +100°C).
   • XCV2000E-6FG680M — Военный диапазон (-55°C to +125°C).

Совместимые и аналогичные модели

В рамках семейства Virtex-E (прямая совместимость по архитектуре):

• Младшие модели: XCV50E, XCV100E, XCV200E, XCV300E, XCV400E, XCV600E, XCV1000E. Имеют меньше ресурсов (логики, памяти, I/O).
• Старшие модели: XCV2600E, XCV3200E. Имеют больше ресурсов.
• Совместимость: Проект, созданный для XCV2000E, может быть перенесен на эти чипы при условии, что используемые ресурсы (логика, память, I/O, DCM) укладываются в пределы целевого чипа. Требуется перетрассировка и, возможно, небольшие изменения в constraints (привязка выводов).

Последующие поколения (миграция для модернизации):

Для новых разработок вместо XCV2000E рассматривают более современные семейства. Миграция требует существенного пересмотра проекта и использования новых версий ПО, но дает огромные преимущества.

• Virtex-II / Virtex-II Pro: Следующее поколение (0.15/0.13 мкм), имеет встроенные блоки умножения и, в Pro-версии, процессорные ядра PowerPC.
• Virtex-4 / Virtex-5: Более современные архитектуры с блоками DSP, улучшенной памятью и тактовой системой.
• Virtex-6 / Virtex-7: Еще более высокая плотность и производительность.
• Современные аналоги от AMD/Xilinx: Для замены по логической емкости и памяти сегодня можно рассматривать Artix-7 или Kintex-7 (например, XC7A200T или XC7K325T), которые при меньшем техпроцессе (28 нм) предлагают на порядки больше возможностей, включая встроенные АЦП, высокоскоростные трансиверы и т.д.

Аналоги от конкурентов (того периода):

• Altera (ныне Intel): Устройства семейства APEX 20KE (например, EP20K2000E) были основными конкурентами по емкости и производительности.
• Lattice: Менее емкие семейства того времени.

Важное примечание по разработке

Для работы с XCV2000E требуется устаревшее программное обеспечение. Актуальные версии Vivado его не поддерживают. Необходимо использовать:

• ISE Foundation версии 10.1 или более ранней (последняя официально поддерживающая Virtex-E).
• Соответствующие версии cable-драйверов для программаторов (Platform Cable USB, Parallel Cable IV и др.).

Это платформа для поддержки унаследованных проектов, а не для новых разработок.