Xilinx est-il la réponse à vos besoins en FPGA ?

Introduction : une plongée approfondie dans Xilinx et le monde des FPGA

Xilinx, Inc., créée en 1984 et basée aux États-Unis, est un leader mondial dans le domaine Réseaux de portes programmables sur site (FPGA) et d'autres dispositifs logiques programmables. La société a été pionnière dans l'industrie des FPGA, en lançant son premier produit commercial en 1985. Au fil des années, Xilinx a continuellement innové, brisant les barrières architecturales et de performances avec la sortie de son Série Virtex® FPGA en 1994 et le Appareils Zynq® 28 nm en 2012. Ces appareils ont été les premiers du genre à prendre en charge les processeurs d'application et incluent un système sur puce (SoC) complet avec cache, contrôleurs de mémoire, périphériques, logique FPGA, modules DSP et modules SerDes.

Le SoC Zynq de deuxième génération de Xilinx, connu sous le nom MPSoC hétérogène, a été introduit en 2017, ajoutant de nouveaux moteurs de traitement visant à optimiser les exigences de traitement des systèmes complexes. En 2018, l'entreprise a lancé Cartes accélératrices de centre de données Alveo™, simplifiant le développement et le déploiement de l'accélération FPGA du centre de données. En 2019, Xilinx a dévoilé son Plateforme d'accélération du calcul adaptatif (ACAP) appelée Versal, qui prend en charge plusieurs architectures spécifiques à un domaine (DSA) et structures informatiques.

La société développe, fabrique et vend une large gamme de circuits intégrés avancés, d'outils de conception de logiciels et de cœurs IP prédéfinis au niveau du système. Avec un part de marché de plus de 50% et un chiffre d'affaires annuel de $1,91 milliards en 2008, Xilinx est la solution incontournable pour les solutions logiques programmables dans le monde entier. Leurs produits primés, notamment des puces de silicium, des logiciels, des IP, des cartes de développement et des kits de démarrage, permettent aux concepteurs de fournir des applications pour divers marchés finaux, tels que l'aérospatiale/la défense, l'automobile, les biens de consommation, l'industrie et les communications filaires/sans fil, entre autres. autres.

Xilinx propose des gammes de produits complètes et diversifiées dans le secteur des dispositifs FPGA, couvrant technologies de traitement de 45 nm à 16 nm. Que vous recherchiez des performances de pointe, des produits de milieu de gamme équilibrés ou des solutions bas de gamme rentables, Xilinx a quelque chose pour tout le monde.

La société possède d'importantes installations opérationnelles au Colorado, en Irlande, au Japon et à Singapour. Elle est devenue publique au NASDAQ (NASDAQ : XLNX) en 1990 et a depuis maintenu un flux de trésorerie opérationnel sain. Au cours de l'exercice 2008, le chiffre d'affaires de la société dans la région Asie-Pacifique a représenté 29% de chiffre d'affaires total mondial.

Série Xilinx® 7 : une analyse approfondie

Le Série Xilinx® 7 représente une gamme polyvalente et complète de FPGA (Field-Programmable Gate Arrays), chacun conçu pour répondre aux besoins spécifiques de diverses applications. Cette section vise à fournir une analyse approfondie de cette série particulière, en se concentrant sur ses spécifications techniques, ses fonctionnalités et ses applications.

Série Virtex-7 : le summum de la performance

La série Virtex-7 témoigne du calcul haute performance dans le paysage FPGA. Optimisée pour les performances et la capacité système les plus élevées, cette série offre une amélioration de 2 fois les performances du système. Utilisant la technologie Stacked Silicon Interconnect (SSI), la série Virtex-7 représente le summum des capacités FPGA.

Principales caractéristiques techniques

• Numéros de modèle: XC7V585T, XC7V2000T, XC7VX330T, XC7VX415T, XC7VX485T, XC7VX550T, XC7VX690T, XC7VX980T, XC7VX1140T, XC7VH580T, XC7VH870T
• Technologie SSI avancée: Permet des performances supérieures et une intégration du système.
• Gamme complète de produits multi-nœuds: Couvrant les nœuds de processus 45 nm-16 nm.

Applications

• Déclenchement personnalisé
• Séquence de tests chronométrée par le matériel
• L'imagerie médicale
• Contrôle et surveillance physiques à grande échelle
• Communications ultra large bande et radar

Pour un aperçu détaillé des avantages techniques de la série Virtex-7, reportez-vous au site officiel Page de la série Xilinx Virtex-7 et le document de spécification.

Série Zynq-7 : la fusion du traitement et de la logique

La série Zynq-7 est une famille révolutionnaire de FPGA qui combine la polyvalence de la logique programmable avec la puissance d'un processeur ARM, le tout dans une seule puce. Cette fusion unique permet le développement de systèmes hautement intégrés et hautes performances pour une large gamme d'applications, des systèmes embarqués aux centres de données.

Principales caractéristiques techniques

Numéros de modèle:

• Zynq 7000S : XC7Z007S, XC7Z012S, XC7Z014S
• Zynq 7000 : XC7Z010, XC7Z015, XC7Z020, XC7Z030, XC7Z035, XC7Z045, XC7Z100

Processeur ARM intégré: Permet une interaction logiciel-matériel transparente.

Haute flexibilité d'E/S: Prend en charge une large gamme d'interfaces périphériques, ce qui le rend idéal pour les systèmes embarqués.

Fonctionnalités de sécurité avancées: Comprend un démarrage sécurisé, des flux binaires cryptés et une détection de falsification.

Applications

• Systèmes embarqués
• L'automatisation industrielle
• Équipement médical
• Centres de données
• Équipement réseau

Pour une compréhension plus complète de la série Zynq-7, vous pouvez vous référer au Page officielle de la série Xilinx Zynq-7 et le document de spécification.

Série Kintex-7 : combler le fossé entre performances et prix abordable

La série Kintex-7 change la donne sur le marché des FPGA, offrant un mélange inégalé de performances, d'efficacité énergétique et de rentabilité. Conçue avec un processus 28 nm, cette série est adaptée aux applications qui exigent des ratios DSP élevés et une prise en charge des normes courantes telles que PCIe® Gen3 et 10 Gigabit Ethernet.

Principales caractéristiques techniques

Numéros de modèle: XC7K70T, XC7K160T, XC7K325T, XC7K355T, XC7K410T, XC7K420T, XC7K480T

• Polyvalence dans la conception: Que vous travailliez sur des applications sans fil 3G/4G, des écrans plats ou des solutions vidéo sur IP, la série Kintex-7 est là pour vous.
• Architecture riche en DSP: Idéal pour les applications nécessitant un traitement intensif du signal numérique, telles que l'imagerie médicale ou les systèmes radar.
• Prise en charge des normes grand public: Avec la prise en charge native de PCIe® Gen3 et 10 Gigabit Ethernet, cette série est prête pour l'avenir de la connectivité.
• Emballage à coût optimisé: La série offre une gamme d'options d'emballage rentables, la rendant accessible pour différents budgets de projets.

Applications

• Systèmes de communication sans fil de nouvelle génération
• Technologies d'affichage haute résolution
• Solutions de réseau avancées
• Traitement vidéo en temps réel
• Automatisation industrielle de pointe

Pour une compréhension plus détaillée de la série Kintex-7, veuillez vous référer au Page officielle de la série Xilinx Kintex-7 et le document de spécification.

Série Artix-7 : le choix idéal pour les applications sensibles aux coûts

La série Artix-7 est conçue pour les applications sensibles aux coûts, offrant un mélange de faible consommation d'énergie et de capacités logiques et d'E/S hautes performances. Cela en fait un choix idéal pour un large éventail d'applications, de l'automobile et industrielle à l'électronique grand public.

Principales caractéristiques techniques :

• Numéros de modèle: XC7A12T, XC7A15T, XC7A25T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T, XC7A100T, XC7A200T
• Basse consommation énergétique: Spécialement optimisé pour les applications à faible consommation, ce qui en fait un choix durable.
• Logique haute performance: Équipé de portes logiques à grande vitesse qui permettent des calculs et des fonctions système complexes.
• E/S flexibles: Prend en charge une gamme diversifiée de normes d’E/S, offrant une plus grande flexibilité dans la conception du système.
• Mémoire intégrée: Livré avec un bloc RAM et UltraRAM intégrés, offrant un stockage suffisant pour les tâches gourmandes en données.

Applications:

• Systèmes de contrôle automobile
• L'automatisation industrielle
• Traitement vidéo et image
• Electronique grand public
• Équipement réseau

Pour une compréhension plus complète de la série Artix-7, vous pouvez vous référer au Page officielle de la série Xilinx Artix-7 et le document de spécification.

Série Spartan-7 : la solution incontournable pour les applications sensibles aux coûts

La série Spartan-7 est le dernier joyau de la gamme à coûts optimisés de Xilinx, conçue pour offrir un mélange équilibré de puissance, de performances et de prix. Ces dispositifs sont particulièrement adaptés aux applications sensibles aux coûts qui nécessitent néanmoins des performances élevées et une faible consommation d'énergie.

Principales caractéristiques techniques

• Numéros de modèle: XC7S15-1FTGB196C, XC7S15-2CSGA225I, XC7S25-1CSGA225I, XC7S75-2FGGA484C, XC7S75-1FGGA676I, XC7S100-L1FGGA676I, XC7S100-2FGGA676I
• Polyvalence en connectivité: Idéal pour les applications qui nécessitent une variété d'options d'E/S sans compromettre le nombre de broches.
• Mesures de sécurité: Livré avec des fonctionnalités de sécurité intégrées, garantissant l'intégrité des données et des options de démarrage sécurisées.
• Efficacité des performances: Conçu pour surpasser ses prédécesseurs, offrant un avantage de vitesse 30% par rapport aux appareils 45 nm.

Applications

• IoT industriel: Parfait pour l’agrégation de données de capteurs et l’analyse en temps réel.
• Electronique grand public: Idéal pour les appareils portables et les appareils domestiques intelligents.
• Systèmes automobiles: Convient aux systèmes de divertissement embarqués et aux systèmes avancés d'aide à la conduite (ADAS).

Pour un aperçu plus approfondi de la série Spartan-7, veuillez vous référer au Page officielle de la série Xilinx Spartan-7 et le document de spécification.

Série Xilinx® 6 : une exploration complète

La série Xilinx® 6 comprend une gamme diversifiée et robuste de réseaux de portes programmables sur site (FPGA), chacun étant conçu pour répondre à des exigences particulières dans une multitude d'applications. Cette section est consacrée à offrir un examen approfondi de la Série 6, mettant en lumière ses attributs techniques, ses caractéristiques uniques et ses cas d'utilisation potentiels.

Série Virtex-6 : le cheval de bataille du calcul haute performance

La série Virtex-6 est conçue pour les applications nécessitant des capacités de calcul élevées et une bande passante supérieure. Construits sur une technologie de processus 40 nm, ces FPGA offrent un mélange d'émetteurs-récepteurs haute vitesse, une gestion avancée de l'alimentation et des cellules logiques haute densité.

Principales caractéristiques techniques

• Numéros de modèle: XC6VLX75T, XC6VLX130T, XC6VLX195T, XC6VLX240T, XC6VLX365T, XC6VLX550T, XC6VLX760, XC6VSX315T, XC6VSX475T
• Émetteurs-récepteurs à grande vitesse: Prend en charge jusqu'à 36,8 Gbit/s, facilitant des transferts de données rapides.
• Gestion de l'alimentation: Fonctionnalités avancées d’économie d’énergie, notamment le déclenchement dynamique de l’alimentation et la mise à l’échelle de la tension.
• Densité logique: Jusqu'à 760 000 cellules logiques, offrant suffisamment d'espace pour les conceptions complexes.

Applications

• Plateformes de trading haute fréquence
• Moteurs d'analyse de données
• Systèmes avancés d’aide à la conduite (ADAS)
• Encodage et décodage vidéo

Pour une compréhension complète de la série Virtex-6, vous pouvez vous référer au Page officielle de la série Xilinx Virtex-6 et le document de spécification.

Série Spartan-6 : conçue pour des applications polyvalentes

La série Spartan-6 se distingue par son adaptabilité et son efficacité, ce qui en fait un choix judicieux pour une variété de secteurs, notamment l'électronique grand public, l'automobile et l'automatisation industrielle. Construite sur un processus 45 nm, cette série est optimisée pour un faible coût et une faible consommation, sans compromettre les fonctionnalités essentielles.

Principales caractéristiques techniques

Numéros de modèle: XC6SLX4, XC6SLX9, XC6SLX16, XC6SLX25, XC6SLX45, XC6SLX75, XC6SLX100, XC6SLX150, XC6SLX25T, XC6SLX45T, XC6SLX75T, XC6SLX100T, XC6SLX150T

Au-delà de l’efficacité énergétique: La série est conçue pour l'efficacité énergétique et comprend un mode de mise hors tension en veille prolongée pour une économie d'énergie accrue.

Polyvalence E/S pour l'avenir: La série prend en charge plus de 40 normes d'E/S et est conçue pour simplifier la conception du système.

La sécurité comme priorité: En plus du cryptage bitstream de base, la série offre des capacités de verrouillage des appareils pour une sécurité renforcée.

Applications

• Réseaux industriels: Bien adapté à la gestion de systèmes industriels complexes.
• Mise en réseau et connectivité des véhicules: Adaptable à l’évolution de l’industrie automobile.
• Electronique grand public: Capable de prendre en charge une gamme d’appareils grand public.

Pour une compréhension plus complète de la série Spartan-6, vous pouvez vous référer au site officiel Page de la série Xilinx Spartan-6 et le document de spécification.

Les pionniers : une plongée approfondie dans la série FPGA héritée de Xilinx

Salut les passionnés de FPGA ! Nous avons été à fond dans les séries Virtex UltraScale, 7 et 6, n'est-ce pas ? Vous vous sentez un peu submergé par tout le jargon technique et les fiches techniques ? Ouais moi aussi. Alors, changeons de sujet un instant. Pourquoi demandes-tu? Eh bien, en partie parce que je suis toujours enseveli sous un tas de documents techniques, et aussi, soyons honnêtes, qui n'aime pas un bon cliffhanger ?

Prendre du recul

Avant de replonger dans le vif du sujet, faisons un clin d’œil aux classiques. Ils ne volent peut-être plus la vedette, mais ce sont les héros méconnus qui ont ouvert la voie aux merveilles FPGA d’aujourd’hui. Dans ce chapitre, nous restons brefs : juste un bref aperçu, pas une encyclopédie. Alors, attachez-vous !

Virtex-5

Spécifications techniques:

• Cellules logiques : Jusqu'à 330 000
• Fréquence maximale : Jusqu'à 550 MHz
• Broches E/S : Jusqu'à 1 200
• Consommation d'énergie: Environ 10 à 25W selon la configuration

La série Virtex-5 était une centrale polyvalente à son apogée, excellant particulièrement dans les tâches de traitement vidéo. Avec son nombre élevé de cellules logiques et une fréquence maximale allant jusqu'à 550 MHz, il a été conçu pour les applications hautes performances. Si vous étiez intéressé par la compression vidéo ou l'analyse vidéo en temps réel il y a quelques années, vous auriez probablement rencontré cette série. Ses capacités d'E/S à haut débit, avec jusqu'à 1 200 broches, et sa densité logique robuste en font un choix incontournable pour une variété d'applications, de l'automatisation industrielle aux centres de données.

Ce qui distingue Virtex-5, c'est son adaptabilité. Vous pouvez le configurer pour une multitude de tâches sans transpirer. Je me souviens de l'avoir utilisé pour un projet nécessitant un traitement des données de capteurs en temps réel, et il a fonctionné parfaitement. Même si sa consommation électrique pouvait varier de 10 à 25 W selon la configuration, c'était un petit prix à payer pour les performances qu'il offrait.

Bien qu'elle ne soit plus en production, la série Virtex-5 a laissé une marque indélébile dans le paysage des FPGA, notamment dans la manière dont nous traitons aujourd'hui les données vidéo.

Série Virtex-4

La série Virtex-4, véritable bête de somme en son temps. Cette série a été introduite en 2004 et a été l'un des premiers FPGA à proposer plusieurs plates-formes au sein de la même famille : LX pour la logique hautes performances, FX pour le traitement intégré et la connectivité série, et SX pour les applications DSP hautes performances.

• Jusqu'à 200 000 cellules logiques
• Cœurs de processeur PowerPC 405 intégrés dans la série FX
• Jusqu'à 840 tranches DSP
• RocketIO MGT pour les E/S série haute vitesse
• Gestion avancée de l'horloge avec jusqu'à 12 DCM (Digital Clock Managers)

Ce que j'apprécie dans la série Virtex-4, c'est son approche équilibrée. Il n'essayait pas d'être le meilleur dans tous les domaines, mais offrait de solides performances dans divers domaines. C'était le type de FPGA sur lequel vous pouviez compter pour un large éventail de tâches, des communications à la robotique. Si vous êtes entré dans le monde des FPGA au milieu des années 2000, il y a de fortes chances que vous ayez une expérience pratique de cette série.

Série Virtex-II Pro

Parlons ensuite de la série Virtex-II Pro, une gamme qui a véritablement ouvert la voie aux FPGA multifonctionnels. Lancée en 2002, cette série a constitué un grand pas en avant, intégrant non seulement la logique et la mémoire, mais également les émetteurs-récepteurs RocketIO à haute vitesse et les cœurs PowerPC d'IBM.

• Jusqu'à 3 millions de portes système
• Cœurs IBM PowerPC 405 intégrés
• Émetteurs-récepteurs multi-gigabits RocketIO
• Jusqu'à 556 broches d'E/S utilisateur
• Hiérarchie de mémoire SelectRAM avancée

La série Virtex-II Pro était une sorte de couteau suisse dans le monde des FPGA. Il était polyvalent, puissant et en avance sur son temps. Je l'ai vu utilisé dans tout, des systèmes d'automatisation industrielle aux premiers appareils IoT. Ses émetteurs-récepteurs multi-gigabits ont changé la donne pour les applications nécessitant un transfert de données rapide, comme le streaming vidéo ou les routeurs réseau.

Série Virtex-II

Avant d’avoir le Virtex-II Pro multifonctionnel, il y avait la série Virtex-II. Introduite en 2000, cette série visait à repousser les limites en termes de densité logique et de performances.

• Jusqu'à 6 millions de portes système
• Jusqu'à 556 broches d'E/S utilisateur
• Hiérarchie de la mémoire SelectRAM+
• Capacités d'empilement de circuits intégrés 3D
• Prise en charge de l'interface mémoire DDR SDRAM

Le Virtex-II était le genre de FPGA que l’on trouvait à l’époque dans le calcul haute performance. C'était un incontournable pour les applications qui avaient besoin de traiter beaucoup de données mais qui n'avaient pas le luxe de l'espace. Je l'ai vu utilisé dans des simulations scientifiques et même dans certains premiers prototypes d'apprentissage automatique. La prise en charge de la DDR SDRAM était un gros problème à l'époque, rendant les tâches gourmandes en données plus faciles à gérer.

Série Virtex-E

Ah, la série Virtex-E, un véritable classique dans le monde des FPGA. Lancée en 1999, cette série a été conçue pour offrir un mélange équilibré de performances et de fonctionnalités, ce qui en fait un choix polyvalent pour une variété d'applications.

• Jusqu'à 1,5 million de portes système
• Jusqu'à 412 broches d'E/S utilisateur
• Hiérarchie de la mémoire SelectRAM
• Fonctionnement double tension 3,3 V et 2,5 V
• Gestion de l'horloge intégrée

Le Virtex-E était un incontournable dans de nombreux premiers systèmes embarqués. Son fonctionnement à double tension en faisait un choix populaire pour les appareils alimentés par batterie, et les fonctionnalités de gestion de l'horloge étaient une bouée de sauvetage pour optimiser les performances. Je l'ai vu en action dans tous les domaines, de l'automatisation industrielle aux premiers appareils IoT. C'était le genre de FPGA qui vous en donnait pour votre argent.

Conclusion : pourquoi Xilinx est important pour nous et pour vous

J'ai écrit cet article non seulement parce que je trouve les FPGA Xilinx intéressants, mais aussi parce qu'ils représentent une grande partie de ce que nous faisons chez Rowsum. Nous avons des liens solides dans ce domaine, ce qui nous permet de vous aider plus facilement avec vos besoins en FPGA.

Nous avons couvert beaucoup de choses, de la dernière série Virtex aux classiques qui ont ouvert la voie. Si vous envisagez d'utiliser les FPGA Xilinx pour vos projets, j'espère que ce guide vous a été utile.

Si vous avez des questions ou besoin de renseignements complémentaires, n'hésitez pas à nous contacter à [email protected]. Nous sommes là pour vous aider.