¿Es Xilinx la respuesta a sus necesidades de FPGA?

Introducción: una inmersión profunda en Xilinx y el mundo de los FPGA

Xilinx, Inc., fundada en 1984 y con sede en los Estados Unidos, es líder mundial en Matrices de puertas programables en campo (FPGA) y otros dispositivos lógicos programables. La empresa fue pionera en la industria FPGA y lanzó su primer producto comercial en 1985. A lo largo de los años, Xilinx ha innovado continuamente, rompiendo barreras arquitectónicas y de rendimiento con el lanzamiento de su Serie Virtex® FPGA en 1994 y el Dispositivos Zynq® de 28 nm en 2012. Estos dispositivos fueron los primeros de su tipo en admitir procesadores de aplicaciones e incluyen un sistema en chip (SoC) completo con caché, controladores de memoria, periféricos, lógica FPGA, módulos DSP y módulos SerDes.

El SoC Zynq de segunda generación de Xilinx, conocido como MPSoC heterogéneo, se introdujo en 2017 y agregó nuevos motores de procesamiento destinados a optimizar los requisitos de procesamiento de sistemas complejos. En 2018, la empresa lanzó Tarjetas aceleradoras de centros de datos Alveo™, simplificando el desarrollo y la implementación de la aceleración FPGA del centro de datos. En 2019, Xilinx presentó su Plataforma de aceleración informática adaptativa (ACAP) llamada Versal, que admite múltiples arquitecturas específicas de dominio (DSA) y estructuras informáticas.

La empresa desarrolla, fabrica y vende una amplia gama de circuitos integrados avanzados, herramientas de diseño de software y núcleos IP predefinidos a nivel de sistema. Con un cuota de mercado de más de 50% y los ingresos anuales de $1.91 mil millones en 2008, Xilinx es la solución de referencia para soluciones lógicas programables en todo el mundo. Sus productos galardonados, que incluyen chips de silicio, software, IP, placas de desarrollo y kits de inicio, permiten a los diseñadores ofrecer aplicaciones para diversos mercados finales, como el aeroespacial/defensa, automotriz, de consumo, industrial y comunicaciones por cable/inalámbricas, entre otros. otros.

Xilinx ofrece líneas de productos completas y diversas en el sector de dispositivos FPGA, que cubren tecnologías de proceso de 45 nm a 16 nm. Ya sea que esté buscando un rendimiento de vanguardia, productos equilibrados de gama media o soluciones rentables de gama baja, Xilinx tiene algo para todos.

La empresa tiene importantes instalaciones operativas en Colorado, Irlanda, Japón y Singapur. Salió a bolsa en NASDAQ (NASDAQ: XLNX) en 1990 y desde entonces ha mantenido un flujo de caja operativo saludable. En el año fiscal 2008, los ingresos de la compañía en la región de Asia y el Pacífico representaron 29% de ingresos totales globales.

Serie Xilinx® 7: un análisis en profundidad

El Serie Xilinx® 7 representa una gama versátil y completa de matrices de puertas programables en campo (FPGA), cada una diseñada para satisfacer necesidades específicas en diversas aplicaciones. Esta sección tiene como objetivo proporcionar un análisis en profundidad de esta serie en particular, centrándose en sus especificaciones técnicas, características y aplicaciones.

Serie Virtex-7: la cima del rendimiento

La serie Virtex-7 es un testimonio de la informática de alto rendimiento en el panorama FPGA. Optimizada para el máximo rendimiento y capacidad del sistema, esta serie ofrece una mejora del doble en el rendimiento del sistema. Utilizando la tecnología Stacked Silicon Interconnect (SSI), la serie Virtex-7 representa el pináculo de las capacidades FPGA.

Características técnicas clave

• Números de modelo: XC7V585T, XC7V2000T, XC7VX330T, XC7VX415T, XC7VX485T, XC7VX550T, XC7VX690T, XC7VX980T, XC7VX1140T, XC7VH580T, XC7VH870T
• Tecnología SSI avanzada: Permite un rendimiento superior y la integración del sistema.
• Gama completa de productos multinodo: Cubre nodos de proceso de 45 nm a 16 nm.

Aplicaciones

• Activación personalizada
• Secuenciación de pruebas cronometrada por hardware
• Imagenes medicas
• Control y seguimiento físico a gran escala
• Comunicaciones de banda ultraancha y radar

Para obtener una visión detallada de las ventajas técnicas de la serie Virtex-7, consulte el sitio web oficial. Página de la serie Xilinx Virtex-7 y el documento de especificaciones.

Serie Zynq-7: la fusión de procesamiento y lógica

La serie Zynq-7 es una familia innovadora de FPGA que combina la versatilidad de la lógica programable con la potencia de un procesador basado en ARM, todo en un solo chip. Esta fusión única permite el desarrollo de sistemas altamente integrados y de alto rendimiento para una amplia gama de aplicaciones, desde sistemas integrados hasta centros de datos.

Características técnicas clave

Números de modelo:

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

Procesador integrado basado en ARM: Permite una interacción perfecta entre software y hardware.

Alta flexibilidad de E/S: Admite una amplia gama de interfaces periféricas, lo que lo hace ideal para sistemas integrados.

Funciones de seguridad avanzadas: Incluye arranque seguro, flujos de bits cifrados y detección de manipulación.

Aplicaciones

• Sistemas embebidos
• Automatización industrial
• Dispositivos médicos
• Centros de datos
• Equipo de red

Para obtener una comprensión más completa de la serie Zynq-7, puede consultar el página oficial de la serie Xilinx Zynq-7 y el documento de especificaciones.

Serie Kintex-7: reduciendo la brecha entre rendimiento y asequibilidad

La serie Kintex-7 cambia las reglas del juego en el mercado de FPGA y ofrece una combinación incomparable de rendimiento, eficiencia energética y rentabilidad. Diseñada con un proceso de 28 nm, esta serie está diseñada para aplicaciones que exigen altas relaciones de DSP y compatibilidad con estándares convencionales como PCIe® Gen3 y 10 Gigabit Ethernet.

Características técnicas clave

Números de modelo: XC7K70T, XC7K160T, XC7K325T, XC7K355T, XC7K410T, XC7K420T, XC7K480T

• Versatilidad en el diseño: Ya sea que esté trabajando en aplicaciones inalámbricas 3G/4G, pantallas planas o soluciones de video sobre IP, la serie Kintex-7 lo tiene cubierto.
• Arquitectura rica en DSP: Ideal para aplicaciones que requieren un procesamiento intensivo de señales digitales, como imágenes médicas o sistemas de radar.
• Soporte de estándares convencionales: Con soporte nativo para PCIe® Gen3 y 10 Gigabit Ethernet, esta serie está lista para el futuro de la conectividad.
• Embalaje con costes optimizados: La serie ofrece una gama de opciones de embalaje rentables, lo que la hace accesible para diversos presupuestos de proyectos.

Aplicaciones

• Sistemas de comunicación inalámbrica de próxima generación
• Tecnologías de visualización de alta resolución
• Soluciones de red avanzadas
• Procesamiento de vídeo en tiempo real
• Automatización industrial de última generación

Para obtener una comprensión más detallada de la serie Kintex-7, consulte la Página oficial de la serie Xilinx Kintex-7 y el documento de especificaciones.

Serie Artix-7: la opción ideal para aplicaciones sensibles a los costos

La serie Artix-7 está diseñada teniendo en cuenta las aplicaciones sensibles a los costos y ofrece una combinación de bajo consumo de energía y lógica de alto rendimiento y capacidades de E/S. Esto lo convierte en una opción ideal para una amplia gama de aplicaciones, desde automoción e industrial hasta electrónica de consumo.

Características técnicas clave:

• Números de modelo: XC7A12T, XC7A15T, XC7A25T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T, XC7A100T, XC7A200T
• Bajo consumo de energía: Optimizado específicamente para aplicaciones de bajo consumo, lo que lo convierte en una opción sostenible.
• Lógica de alto rendimiento: Equipado con puertas lógicas de alta velocidad que permiten cálculos y funciones del sistema complejos.
• E/S flexibles: Admite una amplia gama de estándares de E/S, lo que ofrece mayor flexibilidad en el diseño del sistema.
• Memoria integrada: Viene con RAM en bloque integrada y UltraRAM, lo que proporciona un amplio almacenamiento para tareas con uso intensivo de datos.

Aplicaciones:

• Sistemas de control automotriz
• Automatización industrial
• Procesamiento de vídeo e imágenes.
• Electrónica de consumo
• Equipo de red

Para obtener una comprensión más completa de la serie Artix-7, puede consultar el página oficial de la serie Xilinx Artix-7 y el documento de especificaciones.

Serie Spartan-7: la solución ideal para aplicaciones sensibles a los costos

La serie Spartan-7 es la última joya de la cartera de costos optimizados de Xilinx, diseñada para ofrecer una combinación equilibrada de potencia, rendimiento y precio. Estos dispositivos son particularmente adecuados para aplicaciones sensibles a los costos que aún requieren un alto rendimiento y un bajo consumo de energía.

Características técnicas clave

• Números de modelo: XC7S15-1FTGB196C, XC7S15-2CSGA225I, XC7S25-1CSGA225I, XC7S75-2FGGA484C, XC7S75-1FGGA676I, XC7S100-L1FGGA676I, XC7S100-2FGGA676I
• Versatilidad en conectividad: Ideal para aplicaciones que requieren una variedad de opciones de E/S sin comprometer el número de pines.
• Medidas de seguridad: Viene con funciones de seguridad integradas que garantizan la integridad de los datos y opciones de inicio seguras.
• Eficiencia en el desempeño: Diseñado para superar a sus predecesores, ofreciendo una ventaja de velocidad 30% sobre los dispositivos de 45 nm.

Aplicaciones

• IoT industrial: Perfecto para agregación de datos de sensores y análisis en tiempo real.
• Electrónica de consumo: Ideal para dispositivos portátiles y domésticos inteligentes.
• Sistemas automotrices: Adecuado para sistemas de entretenimiento en el automóvil y sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS).

Para obtener una visión más detallada de la serie Spartan-7, consulte la página oficial de la serie Xilinx Spartan-7 y el documento de especificaciones.

Serie Xilinx® 6: una exploración integral

La serie Xilinx® 6 abarca una línea diversa y sólida de matrices de puertas programables en campo (FPGA), cada una diseñada para abordar requisitos particulares en una multitud de aplicaciones. Esta sección está dedicada a ofrecer un examen exhaustivo de la Serie 6, arrojando luz sobre sus atributos técnicos, características únicas y posibles casos de uso.

Serie Virtex-6: el caballo de batalla de la informática de alto rendimiento

La serie Virtex-6 está diseñada para aplicaciones que requieren altas capacidades computacionales y ancho de banda superior. Construidos sobre una tecnología de proceso de 40 nm, estos FPGA ofrecen una combinación de transceptores de alta velocidad, administración de energía avanzada y celdas lógicas de alta densidad.

Características técnicas clave

• Números de modelo: XC6VLX75T, XC6VLX130T, XC6VLX195T, XC6VLX240T, XC6VLX365T, XC6VLX550T, XC6VLX760, XC6VSX315T, XC6VSX475T
• Transceptores de alta velocidad: Admite hasta 36,8 Gbps, lo que facilita transferencias de datos rápidas.
• Gestión de energía: Funciones avanzadas de ahorro de energía, incluida la activación dinámica de energía y el escalado de voltaje.
• Densidad lógica: Hasta 760.000 celdas lógicas, lo que proporciona un amplio espacio para diseños complejos.

Aplicaciones

• Plataformas comerciales de alta frecuencia
• Motores de análisis de datos
• Sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS)
• Codificación y decodificación de vídeo.

Para obtener una comprensión completa de la serie Virtex-6, puede consultar el Página oficial de la serie Xilinx Virtex-6 y el documento de especificaciones.

Serie Spartan-6: diseñada para aplicaciones versátiles

La serie Spartan-6 destaca por su adaptabilidad y eficiencia, lo que la convierte en una excelente opción para una variedad de sectores, incluidos la electrónica de consumo, la automoción y la automatización industrial. Construida sobre un proceso de 45 nm, esta serie está optimizada para ofrecer bajo costo y bajo consumo, sin comprometer las características esenciales.

Características técnicas clave

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

Más allá de la eficiencia energética: La serie está diseñada para lograr eficiencia energética e incluye un modo de hibernación y apagado para una mayor conservación de energía.

Versatilidad de E/S para el futuro: La serie admite más de 40 estándares de E/S y está diseñada para simplificar el diseño del sistema.

La seguridad como prioridad: Además del cifrado básico de flujo de bits, la serie ofrece capacidades de bloqueo de dispositivos para mayor seguridad.

Aplicaciones

• Redes Industriales: Muy adecuado para gestionar sistemas industriales complejos.
• Redes y conectividad de vehículos: Adaptable a la evolución de la industria automotriz.
• Electrónica de consumo: Capaz de admitir una variedad de dispositivos de consumo.

Para obtener una comprensión más completa de la serie Spartan-6, puede consultar el sitio web oficial. Página de la serie Xilinx Spartan-6 y el documento de especificaciones.

Los pioneros: una inmersión profunda en la serie FPGA heredada de Xilinx

¡Hola, entusiastas de FPGA! Hemos estado sumergidos hasta las rodillas en las series Virtex UltraScale, 7 y 6, ¿no? ¿Se siente un poco abrumado con toda la jerga tecnológica y las hojas de datos? Sí yo también. Entonces, cambiemos de tema por un momento. ¿Porque preguntas? Bueno, en parte porque todavía estoy enterrado bajo un montón de documentos técnicos y también, seamos honestos, ¿a quién no le encanta un buen suspenso?

Dar un paso atrás

Antes de volver a sumergirnos en el meollo de la cuestión, hagamos un guiño a los clásicos. Puede que ya no se roben la atención, pero son los héroes anónimos que preparan el escenario para las maravillas de las FPGA de hoy. En este capítulo, vamos a ser breve: sólo un resumen rápido, no una enciclopedia. Entonces, ¡abróchate el cinturón!

Virtex-5

Especificaciones técnicas:

• Celdas lógicas: Hasta 330.000
• Frecuencia máxima: Hasta 550MHz
• Pines de E/S: Hasta 1.200
• El consumo de energía: Alrededor de 10 a 25W dependiendo de la configuración

La serie Virtex-5 fue una potencia versátil en su apogeo, sobresaliendo particularmente en tareas de procesamiento de video. Con su alto número de celdas lógicas y una frecuencia máxima de hasta 550 MHz, fue diseñado para aplicaciones de alto rendimiento. Si hace unos años se dedicaba a la compresión de vídeo o al análisis de vídeo en tiempo real, probablemente se habría encontrado con esta serie. Sus capacidades de E/S de alta velocidad, con hasta 1200 pines y su sólida densidad lógica lo convirtieron en la opción ideal para una variedad de aplicaciones, desde automatización industrial hasta centros de datos.

Lo que distinguió a Virtex-5 fue su adaptabilidad. Podrías configurarlo para una multitud de tareas sin sudar. Recuerdo haberlo usado para un proyecto que requería procesamiento de datos de sensores en tiempo real y funcionó a la perfección. Si bien su consumo de energía podía oscilar entre 10 y 25 W según la configuración, era un pequeño precio a pagar por el rendimiento que ofrecía.

Aunque ya no está en producción, la serie Virtex-5 ha dejado una marca indeleble en el panorama de FPGA, particularmente en la forma en que manejamos los datos de video hoy en día.

Serie Virtex-4

La serie Virtex-4, un verdadero caballo de batalla en su época. Esta serie se presentó en 2004 y fue una de las primeras FPGA en ofrecer múltiples plataformas dentro de la misma familia: LX para lógica de alto rendimiento, FX para procesamiento integrado y conectividad en serie, y SX para aplicaciones DSP de alto rendimiento.

• Hasta 200.000 celdas lógicas
• Núcleos de procesador PowerPC 405 integrados en la serie FX
• Hasta 840 cortes DSP
• RocketIO MGT para E/S serie de alta velocidad
• Gestión avanzada del reloj con hasta 12 DCM (Administradores de reloj digital)

Lo que aprecio de la serie Virtex-4 es su enfoque equilibrado. No intentó ser el mejor en todo, pero ofreció un rendimiento sólido en varios dominios. Era el tipo de FPGA en el que se podía confiar para un amplio espectro de tareas, desde comunicaciones hasta robótica. Si ingresó al mundo FPGA a mediados de la década de 2000, es probable que haya tenido experiencia práctica con esta serie.

Serie Virtex-II Pro

A continuación, hablemos de la serie Virtex-II Pro, una línea que realmente sentó las bases para los FPGA multifuncionales. Lanzada en 2002, esta serie supuso un gran salto adelante, integrando no sólo lógica y memoria sino también transceptores RocketIO de alta velocidad y núcleos PowerPC de IBM.

• Hasta 3 millones de puertas de sistema
• Núcleos IBM PowerPC 405 integrados
• Transceptores multigigabit RocketIO
• Hasta 556 pines de E/S de usuario
• Jerarquía de memoria SelectRAM avanzada

La serie Virtex-II Pro era una especie de navaja suiza en el mundo FPGA. Era versátil, potente y adelantado a su tiempo. Lo he visto utilizado en todo, desde sistemas de automatización industrial hasta los primeros dispositivos de IoT. Sus transceptores multigigabit cambiaron las reglas del juego para aplicaciones que requieren una transferencia rápida de datos, como transmisión de video o enrutadores de red.

Serie Virtex-II

Antes de que tuviéramos el Virtex-II Pro multifuncional, existía la serie Virtex-II. Introducida en 2000, esta serie buscaba ir más allá en términos de densidad lógica y rendimiento.

• Hasta 6 millones de puertas de sistema
• Hasta 556 pines de E/S de usuario
• Seleccionar jerarquía de memoria RAM+
• Capacidades de apilamiento de circuitos integrados 3D
• Soporte de interfaz de memoria DDR SDRAM

El Virtex-II era el tipo de FPGA que se encontraba en la informática de alto rendimiento en aquella época. Era una opción para aplicaciones que necesitaban procesar una gran cantidad de datos pero no tenían el lujo de tener espacio. Lo he visto utilizado en simulaciones científicas e incluso en algunos de los primeros prototipos de aprendizaje automático. La compatibilidad con DDR SDRAM fue un gran problema en aquel entonces, ya que hacía que las tareas con muchos datos fueran más manejables.

Serie Virtex-E

Ah, la serie Virtex-E, un auténtico clásico en el mundo FPGA. Lanzada en 1999, esta serie fue diseñada para ofrecer una combinación equilibrada de rendimiento y características, lo que la convierte en una opción versátil para una variedad de aplicaciones.

• Hasta 1,5 millones de puertas de sistema
• Hasta 412 pines de E/S de usuario
• Seleccionar jerarquía de memoria RAM
• Funcionamiento de doble voltaje de 3,3 V y 2,5 V
• Gestión de reloj incorporada

El Virtex-E fue un elemento básico en muchos de los primeros sistemas integrados. Su funcionamiento de doble voltaje lo convirtió en una opción popular para dispositivos que funcionan con baterías, y las funciones de administración del reloj fueron un salvavidas para optimizar el rendimiento. Lo he visto en acción en todo, desde la automatización industrial hasta los primeros dispositivos de IoT. Era el tipo de FPGA que le daba mucho valor a su inversión.

Conclusión: Por qué Xilinx es importante para nosotros y para usted

Escribí este artículo no solo porque encuentro interesantes los FPGA Xilinx, sino también porque son una gran parte de lo que hacemos en Rowsum. Tenemos fuertes conexiones en esta área, lo que nos facilita ayudarlo con sus necesidades de FPGA.

Hemos cubierto mucho, desde la última serie de Virtex hasta los clásicos que allanaron el camino. Si está considerando utilizar FPGA Xilinx para sus proyectos, espero que esta guía haya sido útil.

Si tiene alguna pregunta o necesita más información, no dude en comunicarse con nosotros en [email protected]. Estamos aquí para ayudar.