Famiglia di dispositivi logici programmabili integrati Altera FLEX 10K: una pietra miliare nell'integrazione di sistemi programmabili

I. Caratteristiche principali della serie FLEX 10K

Architettura sinergica di array embedded e logici

Array incorporato (EAB): Composto da Embedded Array Blocks (EAB), ciascun EAB fornisce 2.048 bit di RAM dedicata, supportando funzioni di archiviazione come RAM, ROM, RAM a doppia porta e FIFO. Può anche implementare funzioni logiche complesse (ad esempio moltiplicatori 4×4, moduli DSP). Un singolo EAB può contribuire con 100-600 porte logiche senza occupare risorse logiche generiche.

Matrice logica: Composto da Logic Array Blocks (LAB), ogni LAB contiene 8 Logic Elements (LE). Basati su una tabella di ricerca a 4 ingressi (LUT) e su un flip-flop programmabile, i LE supportano la logica generale come contatori e sommatori. Le operazioni aritmetiche ad alta velocità e la logica ad alto fan-in sono ottenute tramite catene di trasporto e catene a cascata dedicate.

Alta densità e scalabilità

Il numero tipico di gate varia da 10.000 a 250.000 (con un numero massimo di gate del sistema di 310.000), supportando l'integrazione dalla semplice logica di controllo ai complessi sistemi multi-bus.

La capacità massima della RAM raggiunge 40.960 bit (20 EAB), che possono essere configurati in modo flessibile in varie larghezze come 256×8 e 512×4 per soddisfare le diverse esigenze di buffering dei dati.

Compatibilità e affidabilità a livello di sistema

Supporto multitensione: Attraverso l'interfaccia I/O MultiVolt™, supporta sistemi a tensione mista 2,5 V/3,3 V/5 V. I pin di ingresso con tolleranza a 5,0 V garantiscono la compatibilità con i sistemi legacy.

Conformità PCI: Supporta la revisione 2.2 delle specifiche del bus locale PCI. Alcuni modelli (ad esempio, EPF10K10A) sono dotati di diodi di serraggio pull-up PCI integrati per soddisfare le specifiche PCI da 3,3 V.

JTAG Boundary Scan: Integra la circuiteria JTAG standard IEEE 1149.1, supportando la programmazione in-system (ISP) e i test Boundary Scan senza occupare risorse logiche.

Basso consumo energetico e configurazione flessibile

Corrente di standby fino a 0,5 mA, adatta per dispositivi alimentati a batteria; supporta la riconfigurazione in-circuit (ICR) con un tempo di riconfigurazione inferiore a 320 ms per gli aggiornamenti delle funzioni in tempo reale.

Supporta le tecnologie ClockLock™ e ClockBoost™: raggiunge l'allineamento dell'orologio e la moltiplicazione della frequenza tramite PLL, riducendo il ritardo dell'orologio e migliorando le prestazioni di temporizzazione del sistema.

II. Architettura della serie FLEX 10K

L'architettura di FLEX 10Kè progettato attorno alla "modularità" e alla "prevedibilità" per bilanciare prestazioni elevate e configurazione flessibile:

Embedded Array Block (EAB): vettore principale di funzioni complesse
EAB è un modulo chiave per lo storage ad alta densità e logica dedicata, con le seguenti caratteristiche:

Configurazione flessibile: Se utilizzato come RAM, supporta più larghezze da 256×8 a 2048×1; è possibile collegare in cascata più EAB per capacità maggiori (ad esempio, due EAB 256×8 formano una configurazione 256×16). Se utilizzato come modulo logico, implementa la logica combinatoria tramite LUT, con una velocità maggiore rispetto ai LE per uso generale.

Operazione sincrona: I registri di ingresso/uscita integrati supportano la lettura/scrittura sincrona, semplificando la progettazione della temporizzazione ed evitando i vincoli di tempo di impostazione/attesa della RAM asincrona.

Controllo indipendente: I segnali di abilitazione orologio e lettura/scrittura possono essere configurati in modo indipendente, supportando l'interazione dei dati tra diversi domini di clock.

Logic Array Block (LAB) e Logic Element (LE): fondamenti della logica generica

Struttura del LAB: Ogni LAB contiene 8 LE, interconnessioni locali e segnali di controllo, che comunicano con altri moduli tramite FastTrack™ Interconnect. Il ritardo dell'interconnessione locale è prevedibile (circa 0,6 ns).

Funzioni LE: Ogni LE include una LUT a 4 ingressi, un flip-flop programmabile e catene di riporto/cascata:

• Catena da trasporto: Fornisce percorsi di trasporto rapidi inferiori a 0,2 ns, implementando in modo efficiente sommatori e contatori.
• Catena a cascata: Supporta la logica di ingresso ampio (ad esempio, decodifica dell'indirizzo a 16 bit) con un ritardo per stadio minimo di 0,7 ns.
• Registrare l'imballaggio: LUT e il flip-flop possono essere utilizzati in modo indipendente per migliorare l'utilizzo delle risorse.

Interconnessione FastTrack: trasmissione del segnale prevedibile
Negli FPGA vengono utilizzati canali di interconnessione riga/colonna continui invece del routing segmentato per garantire ritardi del segnale prevedibili:

Le interconnessioni di riga gestiscono la comunicazione tra LAB/EAB nella stessa riga, mentre le interconnessioni di colonna consentono la trasmissione del segnale su più file.

Supporta segnali di clock/cancellazione globali dedicati con distorsione inferiore a 1,5 ns, soddisfacendo le esigenze dei progetti sincroni ad alta velocità.

Elemento I/O (IOE): interfaccia esterna flessibile
Ogni IOE contiene un buffer I/O bidirezionale e un flip-flop, che supporta:

Controllo della velocità di variazione dell'uscita programmabile (per ridurre il rumore o migliorare la velocità).

Uscita open-drain ed emulazione tri-state, compatibile con più standard di interfaccia.

Registri di ingresso/uscita indipendenti con tempo di configurazione dell'ingresso fino a 1,6 ns e ritardo tra il clock di uscita e l'uscita fino a 5,3 ns.

III.Modelli della serie FLEX 10K

La famiglia FLEX 10Kcomprende più generazioni (ad esempio, FLEX 10K, FLEX 10KA, FLEX 10KE) con densità e caratteristiche variabili. Di seguito sono riportati i modelli più notevoli:

1. Serie base FLEX 10K

Caratteristiche principali:

Blocchi array incorporati (EAB): Ogni EAB fornisce 2.048 bit di RAM, configurabili come SRAM, ROM, FIFO o memoria a doppia porta10.

Interconnessione FastTrack: Canali di routing continui per tempistiche prevedibili.

I/O multitensione: Supporta ingressi con tolleranza a 5 V (modelli FLEX 10KA) per compatibilità con le versioni precedenti.

Conformità JTAG: Boundary Scan integrato per test a livello di sistema.

2. Serie FLEX 10KE (migliorata)

I modelli FLEX 10KE (ad esempio EPF10K30E, EPF10K50S) hanno aggiunto funzionalità avanzate per applicazioni ad alte prestazioni:

Blocco orologio PLL: distorsione dell'orologio ridotta e moltiplicazione della frequenza abilitata.

RAM a doppia porta: larghezza di banda della memoria migliorata per attività ad uso intensivo di dati.

Gradi di velocità: varia da -1 (più veloce) a -3 (più lento), con opzioni come -1X e -2X per casi d'uso specifici.

Pacchetti: Disponibile nei formati QFP, BGA e PGA, con un massimo di 672 pin (ad esempio, EPF10K200S).

Eredità e sostituzione

Mentrela serie FLEX 10Kè obsoleto, la sua architettura ha influenzato le famiglie Altera/Intel successive comeCicloneEStratix. Per le applicazioni moderne, i dispositivi equivalenti includono:

Ciclone IV/V: Consumo energetico inferiore, densità più elevata e supporto per le interfacce più recenti (ad esempio, DDR3).

Stratix 10: Ibridi FPGA/SoC con memoria HBM e PCIe 4.0.

IV.Serie FLEX10KApplicazioni

Telecomunicazioni e apparecchiature di rete

Schede di interfaccia PCI: Sfruttamento della conformità PCI e del supporto multitensione per implementare interfacce bus PCI a 64 bit e 66 MHz, con EAB come buffer di dati e LE per l'analisi del protocollo.

Router/switch: Gli EAB memorizzano le tabelle di routing, i LE implementano la logica di inoltro dei pacchetti e la tecnologia ClockLock riduce lo sfasamento dell'orologio per garantire la trasmissione dei dati ad alta velocità.

Controllo industriale

Controller di movimento: I LE implementano algoritmi PID, gli EAB memorizzano i dati sulla traiettoria del movimento e più pin I/O supportano le interfacce di sensori e attuatori.

Moduli PLC: Utilizzare la riconfigurazione in-circuit per aggiornare la logica di controllo in loco, adattandosi a diversi scenari industriali.

Elettronica di consumo

Set-top box: Gli EAB fungono da buffer video, gli LE implementano la logica di decodifica audio/video e il basso consumo energetico è adatto per gli ambienti domestici.

Contatori intelligenti: L'I/O multitensione è compatibile con chip di misurazione e moduli di visualizzazione e JTAG supporta il debug e gli aggiornamenti remoti.

Elettronica automobilisticaGateway a bordo del veicolo: integrano le interfacce bus CAN/LIN, gli EAB memorizzano i codici di errore, i LE implementano la conversione del protocollo e i modelli per un'ampia gamma di temperature soddisfano i requisiti di livello automobilistico.

V. Conclusione

Con la sua innovativa architettura "array incorporato + array logico",la famiglia FLEX 10Kha aperto la strada all'integrazione su chip di "logica generica + funzioni dedicate", ponendo le basi per la progettazione SOPC. Le sue prestazioni temporali prevedibili, i metodi di configurazione flessibili e l'ampia compatibilità lo rendono la scelta ideale, dai prototipi di laboratorio alla produzione su larga scala. Anche nell'era odierna del rapido sviluppo della tecnologia FPGA, il concetto di "sistema integrato programmabile" introdotto da FLEX 10K continua a influenzare l'evoluzione dei dispositivi logici programmabili. In quanto prodotto classico di Altera, FLEX 10K non è solo un dispositivo ma un simbolo della trasformazione della logica programmabile da "logica ausiliaria" a "nucleo del sistema". La sua eredità tecnica continua a guidare l'innovazione e le scoperte nella progettazione di sistemi embedded.

Serie FLEX 10K Scheda tecnica.pdf

Serie FLEX 10K Scheda tecnica.pdf

Modelli di chip della serie FLEX 10K

EPF10K100ARI240-3N、EPF10K50BC356-4、EPF10K50VQI240-2N、EPF10K30ATC144-3N、EPF10K50VQC240-3

EPF10K30BC356-3、EPF10K30ABC356-2、EPF10K10ATC144-2N、EPF10K50VBC356-1、EPF10K50VBI356-4 EPF10K10QC208-4、EPF10K30AQI240-3、EPF10K100AFC484-2、EPF10K50RC240-4N、EPF10K50VRI240-3N EPF10K50RC240-3、EPF10K30RI208-4、EPF10K20RI208-4N、EPF10K30AQC208-1N、EPF10K10AQC208-2 EPF10K40RC240-4、EPF10K10ATI144-3N、EPF10K100ABC356-2、EPF10K30ATC144-2、EPF10K10ATC144-1 EPF10K50VRC240-2N、EPF10K20RC240-4、EPF10K70RC240-2N、EPF10K10LC84-4N、EPF10K70RC240-4 EPF10K10ATC100-2、EPF10K10TC144-3、EPF10K100ABI356-3N、EPF10K10TI144-4N、EPF10K50VBC356-4N EPF10K10ATC100-3N、EPF10K30RC240-4N、EPF10K70RC240-3N、EPF10K100ABC356-1N、EPF10K100ARI240-3 EPF10K20TC144-4N、EPF10K100ABI356-3、EPF10K50VQC240-1N、EPF10K50VBI356-3N、EPF10K30AQC240-3 EPF10K30RC240-3N、EPF10K30AFC256-2、EPF10K30AQC208-1、EPF10K50BC356-3、EPF10K50VQC240-2N EPF10K50VRC240-3N、EPF10K20RC240-3N、EPF10K30ATC144-1N、EPF10K40RC240-3、EPF10K30RC208-3N EPF10K10QI208-4N、EPF10K50VBC356-2N、EPF10K50VRI240-4N、EPF10K10ATI144-3、EPF10K100ABI356-2N EPF10K10AQC208-3N、EPF10K50VBC356-4、EPF10K10ATC100-3、EPF10K20RC240-3、EPF10K30ATC144-1 EPF10K10AQC208-1、EPF10K50VQC240-2、EPF10K100ABC356-3、EPF10K50RC240-4、EPF10K50RI240-4N EPF10K10QI208-4、EPF10K30RC208-3、EPF10K100ABC600-1、EPF10K50VRC240-1、EPF10K30AQC208-2N EPF10K10ATC144-2、EPF10K100AFC484-2N、EPF10K50VRC240-2、EPF10K20RC208-4N、EPF10K50VBI356-3 EPF10K20RC208-4、EPF10K10AQC208-3、EPF10K100ARC240-1N、EPF10K30AQI240-3N、EPF10K30RC240-4

EPF10K40RC208-3、EPF10K50RC240-3N、EPF10K10TI144-4、EPF10K30AQC208-3N、EPF10K30AQI208-3

EPF10K50VBI356-4N、EPF10K30AQC208-2、EPF10K100ARC240-3N、EPF10K70RC240-4N、EPF10K40RC240-4N

EPF10K30AQC240-2N、EPF10K50VRC240-1N、EPF10K40RC208-4、EPF10K30AFC256-3、EPF10K100ARC240-2

Se stai cercando modelli di questa serie per il tuo progetto, inviaci la tua distinta base! Forniamo approvvigionamenti one-stop e le ultime quotazioni!