Spartan-7介紹

Spartan-7依然延續(xù)了28nm工藝，更加鞏固了Xilinx在28nm的領(lǐng)導(dǎo)地位，我們今天聊聊Spartan-7到底有哪些特色、優(yōu)勢(shì)，相比前一代有什么不同點(diǎn)，最主要的是，作為使用者，我們應(yīng)該在怎么選擇使用這款新的器件。

Spartan-7采用臺(tái)積公司 (TSMC) 的 28nm HPL 成熟工藝，所以功耗自然要比Spartan-6低很多，基本架構(gòu)還是延續(xù)了7系列的CLB架構(gòu)，增強(qiáng)了DSP和BlockRAM的性能，砍掉了高速串行收發(fā)器，所以產(chǎn)品定位低于Artix-7，市場(chǎng)定位依然是成本敏感領(lǐng)域，主要包括有工業(yè)、消費(fèi)類(lèi)應(yīng)用以及汽車(chē)應(yīng)用的理想選擇。

Spartan-7的特色

降低功耗

賽靈思在開(kāi)發(fā) 7 系列（Artix-7、Kintex-7 以及 Virtex-7）器件過(guò)程中與臺(tái)積公司 (TSMC) 通力合作，共同開(kāi)發(fā)出了 28nm HPL 工藝。高介電層金屬閘 (HKMG) 工藝提供了高性能與低功耗的最佳組合，

Spartan-7 FPGA 采用與成熟的 7 系列相同的 28nm HPL 工藝，以及相同的器件結(jié)構(gòu)，從而使其成為結(jié)構(gòu)緊湊的成本優(yōu)化型 FPGA 系列器件。該產(chǎn)品系列具備很高的邏輯和 I/O 性能，功耗也得到嚴(yán)格控制。而且該期間可在兩種不同內(nèi)核電壓下工作，使用戶(hù)能夠在最高性能與最低功耗之間平衡。與競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的28nm LP工藝對(duì)比如下表：

性能更強(qiáng)

憑借高效率的 7 系列 CLB 架構(gòu)、增強(qiáng)型 DSP 和 Block RAM等，系統(tǒng)時(shí)鐘頻率提高了30%以上，

邏輯資源數(shù)量6000~102000，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能，

增強(qiáng)型 DSP 模塊在 551MHz 頻率下可提供高達(dá) 176 GMAC 的性能

MicroBlaze 軟核處理器運(yùn)行速率超過(guò) 200DMIPS。

更高的邏輯與IO比

對(duì)于低成本器件來(lái)說(shuō)，良好的邏輯與IO比，有利于降低系統(tǒng)整體成本，相比前代產(chǎn)品，Spartan-7的邏輯資源更為豐富，而且減小了器件的封裝尺寸，從而降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度；最小的封裝尺寸僅為 8mm，對(duì)于尺寸與功耗都有限制的應(yīng)用領(lǐng)域非常有殺傷力。

更高速的軟內(nèi)存控制器，可以支持DDR3-800;

下圖為Spartan-7系列的封裝圖。

4、安全與加密

支持器件的DNA序列號(hào)，這是一個(gè)57bit的二進(jìn)制序列，在器件生產(chǎn)的時(shí)候燒死到芯片里面，每個(gè)芯片都是唯一標(biāo)識(shí)。這個(gè)序列，用戶(hù)可以通過(guò)JTAG讀出來(lái)，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)加密，而且還支持AES256 CBC Mode 比特流解密與 SHA-256 比特流對(duì)稱(chēng)認(rèn)證，對(duì)于保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)非常有幫助。

4、模擬XDAC支持

XADC 包含兩個(gè) 12 位、1MSPS ADC，具有獨(dú)立的跟蹤與保持放大器 ；一個(gè)片上多路復(fù)用器，多達(dá) 17 個(gè)外部模擬輸入 以及片上熱傳感器和電源傳感器。

Vivado開(kāi)發(fā)流程

Vivado 的專(zhuān)家級(jí)布局布線技術(shù)實(shí)現(xiàn)更快的時(shí)序收斂和 20% 的利用率提升。可利用很多設(shè)計(jì)重用功能將針對(duì)某款器件或某個(gè)系列而構(gòu)建的部分設(shè)計(jì)或 IP 打包，便于以后重復(fù)用于采用類(lèi)似架構(gòu)的另一款器件或系列。例如，設(shè)計(jì)人員可創(chuàng)建用在Spartan-7 FPGA 中的 IP 核。隨著系統(tǒng)要求的不斷提高，設(shè)計(jì)人員可在 Artix-7 FPGA 中重用這一 IP 核。

Spartan-7 家族

總結(jié)

Spartan-7器件，降低了功耗，提高了單位封裝面積的邏輯資源，增加了很多有用的功能，如果價(jià)格合適，相比于前代產(chǎn)品還是很有競(jìng)爭(zhēng)力的。

審核編輯：劉清