Stratix器件:系统集成的新纪元

Stratix FPGA是Altera的第一代Stratix系列器件。对于大部分应用,获得大奖的90nm Stratix II 以及前沿的65nm Stratix?III FPGA系列 可以取代该器件系列。 Stratix III 器件不但具有前代Stratix器件的所有特性,而且还是功耗最低、性能最好的 FPGA 。

第一代Stratix FPGA依然是军用和航空航天领域所选用的FPGA,在这些应用中需要较宽的工作温度范围。

Stratix器件系列概况

在大部分应用中,第一代Stratix 器件都可以由后续的Stratix系列器件取代。需要高性能、高密度和低成本的设计人员可以充分利用这一获得大奖的90nm?Stratix II 器件。最新一代的Stratix III 器件基于65nm工艺技术,以满足今后高端宽带系统的性能和特性需求。对于军事应用,第一代Stratix器件仍然是高密度方案的首选。

Stratix 器件系列为满足宽带系统的需求进行了优化。Stratix 器件具有非常高的内核性能、存储能力、体系结构效率和及时面市的优势。Stratix器件提供了专用功能用于时钟管理和数字信号处理(DSP)应用以及差分和单端 I/O 标准。此外, Stratix 器件具有片内匹配和远程系统更新能力。Stratix器件系列是功能丰富的宽带系统方案,开创了可编程芯片系统(SOPC)方案的新纪元。

Stratix 器件采用1.5V 0.13um全铜SRAM工艺,容量为10,570至79,040个逻辑单元(LE),RAM多达7Mbit。Stratix器件具有多达22个的DSP模块和多达176个的(9位×9位)嵌入乘法器,针对大数据吞吐量的复杂应用而进行了优化。 Stratix 器件还具有True-LVDS电路,支撑LVDS、LVPECL、PCML和HyperTransportTM 差分I/O电气标准及 高速通信接口,包括10G以太网 XSBI、 SFI-4、 POS-PHY Level 4(SPI-4 Phase 2)、 HyperTransport 、 RapidIOTM 和 UTOPIA IV 标准。Stratix FPGA 系列提供了具有层次时钟结构和多达12个锁相环(PLL)的完整的 时钟管理 方案。

需要低风险、低成本大批量产品设计人员能够很容易将其 Stratix FPGA 设计移植到模板编程HardCopy?Stratix 器件中 。因为HardCopy Stratix器件直接从Stratix FPGA生成,保留了Stratix架构的大容量、高性能、业界领先的功能和增强的时序特性,所以能将移植风险降至最小。这种 无缝移植过程 确保了大批量成品的一次成功,允许系统设计人员以最低的成本实现产品及时面市。HardCopy II 结构化ASIC通过类似的无缝移植方法支撑Stratix II FPGA,满足大批量、低成本、高密度的逻辑要求。

表1总结了Stratix器件系列型号和特性。表2所示为Stratix器件封装和I/O管脚情况。表3列出了Stratix器件封装和I/O管脚数。表3是适合每个Stratix器件系列产品的对应配置器件。

表1. Stratix器件概述
特性 器件
EP1S10 EP1S20 EP1S25 EP1S30 EP1S40 EP1S60 EP1S80
逻辑单元(LE) 10,570 18,460 25,660 32,470 41,250 57,120 79,040
M512 RAM块(512 Bits + 奇偶校验) 94 194 224 295 384 574 767
M4K RAM块(4 Kbits + Parity) 60 82 138 171 183 292 364
M-RAM块(512 Kbits + Parity) 1 2 2 4 4 6 9
RAM总数 920,448 1,669,248 1,944,576 3,317,184 3,423,744 5,215,104 7,427,520
DSP块 6 10 10 12 14 18 22
嵌入乘法器 48 80 80 96 112 144 176
PLLs 6 6 6 10 12 12 12
最大用户I/O管脚 426 586 706 726 822 1,022 1,203
成品器件供货情况 现在 现在 现在 现在 现在 现在 现在

注释:

  1. 9×9乘法器总数。每个器件18×18乘法器的总数为9×9乘法器的总数除以2。36×36乘法器的总数为9×9乘法器总数除以8。
表2. Stratix器件封装和最大用户I/O
封装尺寸(mm x mm) 器件
EP1S10 EP1S20 EP1S25 EP1S30 EP1S40 EP1S60 EP1S80
672-Pin BGA35 x 35 345 426 473 - - - -
956-Pin BGA40 x 40 - - - 683 683 683 683
484-Pin FineLine BGA23 x 23 335 361 - - - - -
672-Pin FineLine BGA27 x 27 345 426 473 - - - -
780-Pin FineLine BGA29 x 29 426 586 597 597 615 - -
1,020-Pin FineLine BGA33 x 33 - - 706 726 773 773 773
1,508-Pin FineLine BGA40 x 40 - - - - 822 1,022 1,203
表3. Stratix器件合适的配置器件
配置器件 器件数量
EP1S10 EP1S20 EP1S25 EP1S30 EP1S40 EP1S60 EP1S80
EPC2 3 4 5 7 8 11 15
EPC4 1 1 N/A N/A N/A N/A N/A
EPC8 1 1 1 1 1 N/A N/A
EPC16 1 1 1 1 1 1 1

Stratix器件系列特性

Stratix 器件包括强大的系统级功能,具有设计的灵活性和高性能的系统集成性,见表1。Stratix器件是通用的器件系列之一,提供了功能丰富的系统方案,将可编程芯片系统(SOPC)设计推向新的水平。Stratix II FPGA满足需要更高性能、更大容量和更低成本的设计要求。

表1. Stratix特性一览
特性 说明
高性能架构
高性能架构 高性能Stratix器件架构经由速度优化的互连结构和高效的时钟网络构成,它们连接逻辑单元(LE)、TriMatrix 存储块、数字信号处理(DSP)块、锁相环(PLL)和I/O单元(IOE),获取最大的系统性能。需要更高性能的设计者可以使用Stratix II FPGA。
多达79,040个LE和多达7Mbit的嵌入存储器 Stratix器件的大容量和嵌入存储器是Stratix器件架构带宽和性能的补充。需要更大容的设计者可以使用Stratix II FPGA。
大存储带宽和高速外部存储器接口
TriMatrix存储器 TriMatrix存储器具有多达7Mbit的RAM和8Tbps的器件存储带宽。这种复杂的存储结构包括三种大小的嵌入RAM块――M512、M4K和M-RAM块,可配置支撑广泛的应用。
外部存储接口 Stratix器件提供了先进的外部存储接口,允许设计者将外部大容量SRAM和DRAM器件集成到复杂系统设计中,而不会降低数据存取的性能。
SRAM器件 Stratix器件支撑和三类SRAM器件的接口――双数据率(DDR)、四数据率(QDR)、QDR II和零总线转换(ZBT),速度高达200MHz。
DRAM器件 Stratix器件支撑和三类高速同步DRAM(SDRAM)器件的接口――单数据率(SDR SDRAM),DDR SDRAM和快速循环(FCRAM),速度高达200MHz。
高性能数字信号处理
DSP块 Stratix器件包括高性能嵌入式DSP单元,它为DSP应用进行了优化。DSP块消除了DSP应用中的性能瓶颈,具有可预测和可靠的性能,能够节省资源而不影响性能。
DSP性能 Stratix器件具有比DSP处理器更大的数据处理能力,具有最大的系统性能。
软乘法器 Stratix器件提供灵活的软乘法器实现,它可配置为不同的数据宽度和延迟。软乘法器除了DSP块之外提供非常高的DSP吞吐量。
大I/O带宽和高速接口
大I/O带宽 Stratix器件支撑各种单端和差分I/O标准,易于同背板、主处理器、总线、存储器件和3D图像控制器相连接。
差分I/O支撑 Stratix True-LVDS 电路提供多达152个高速差分I/O通道,其中80个通道优化高达840Mbps的数据率,同时满足新兴I/O接口的高性能需求,包括支撑LVDS、LVPECL、PCML和HyperTransport 标准。
单端I/O支撑 Stratix器件支撑高带宽单端I/O接口标准,如SSTL、HSTL、GTL、GTL+、CTT和PCI-X,满足现今苛刻的系统需求。
高速接口 Stratix器件支撑多种高速接口标准,如SPI-4 Phase 2、SFI-4、10G Ethernet XSBI、HyperTransport、RapidIO 和UTOPIA IV标准,提供灵活性和快速的及时面市。
系统时钟管理
时钟管理电路 Stratix器件具有多达12个可编程PLL和40个系统时钟,具有健全的时钟管理和频率合成能力,以获得最大的系统性能。
时钟管理功能 Stratix PLL具有以前只有高端分立PLL器件才具有的功能,包括时钟切换、PLL重配置、扩频时钟、频率合成、可编程相位偏移、可编程延迟偏移、外部反馈和可编程带宽。这些特性允许设计者管理Stratix器件内外的系统时序。
片内热插拔和上电顺序支撑
热插拔和上电顺序 Stratix器件具有健全的片内热插拔和上电顺序支撑,确保器件的正常操作和上电顺序无关。该特性也在上电之前和上电期间保护器件和三态I/O缓冲,使得Stratix器件成为多电压系统及需要高可用性和冗余性应用的理想方案。
远程系统升级能力
远程系统升级 Stratix器件具有远程系统升级能力,允许安全、可靠、无差错地从远程进行系统升级。
嵌入式处理器核
Nios II系列嵌入式存储器 Stratix器件现今的架构特性结合Nios II嵌入式处理器具有无与伦比的处理能力,满足网络、电信、DSP应用、海量存储和其它大带宽系统的需求。Stratix器件将Nios II处理器性能提升到150 DMIPS以上。
低成本的批量成品器件
HardCopy Stratix 器件 HardCopy器件为Stratix器件提供了至批量成品的低成本无缝移植方式。另外,掩码编程HardCopy Stratix器件具有比最快Stratix FPGA速度等级更快的性能(平均增加50%)。
Stratix器件订购型号
  1. EP1S10B672C6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C6
  2. EP1S10B672C6ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C6ES
  3. EP1S10B672C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C7
  4. EP1S10B672C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C7ES
  5. EP1S10F484C6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F484C6
  6. EP1S10F672C6ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F672C6ES
  7. EP1S10F672C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F672C7
  8. EP1S10F672C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F672C7ES
  9. EP1S10F780C6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C6
  10. EP1S10F780C6ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C6ES
  11. EP1S10F780C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C7
  12. EP1S10F780C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C7ES
  13. EP1S10F780I6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780I6
  14. EP1S20F484C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F484C7
  15. EP1S20F484I6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F484I6
  16. EP1S20F484I7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F484I7
  17. EP1S20F672C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F672C7
  18. EP1S20F672C8:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F672C8
  19. EP1S20F672I7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F672I7
  20. EP1S20F780C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F780C7
  21. EP1S20F780I6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F780I6
  22. EP1S25B672C6ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25B672C6ES
  23. EP1S25B672C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25B672C7ES
  24. EP1S25F1020C6ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F1020C6ES
  25. EP1S25F1020C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F1020C7
  26. EP1S25F1020C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F1020C7ES
  27. EP1S25F672C6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672C6
  28. EP1S25F672C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672C7
  29. EP1S25F672C7/N:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672C7/N
  30. EP1S25F672I7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672I7
  31. EP1S25F672I7/N:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672I7/N
  32. EP1S25F780C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F780C7
  33. EP1S25F780I6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F780I6
  34. EP1S30F1020C7N:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S30F1020C7N
  35. EP1S30F780C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S30F780C7
  36. EP1S30F780I6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S30F780I6
  37. EP1S40F1020I6:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S40F1020I6
  38. EP1S40F780C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S40F780C7
  39. EP1S60B956C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S60B956C7
  40. EP1S60F1020C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S60F1020C7
  41. EP1S80B956C6ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80B956C6ES
  42. EP1S80B956C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80B956C7ES
  43. EP1S80F1020C5N:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80F1020C5N
  44. EP1S80F1020C7:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80F1020C7
  45. EP1S80F1508C7ES:Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80F1508C7ES
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