Xilinx é a resposta para suas necessidades de FPGA?

Introdução: um mergulho profundo no Xilinx e no mundo dos FPGAs

Xilinx, Inc., fundada em 1984 e sediada nos Estados Unidos, é líder global em Matrizes de portas programáveis em campo (FPGAs) e outros dispositivos lógicos programáveis. A empresa foi pioneira na indústria de FPGA, lançando seu primeiro produto comercial em 1985. Ao longo dos anos, a Xilinx inovou continuamente, quebrando barreiras arquitetônicas e de desempenho com o lançamento de seu Série Virtex® FPGA em 1994 e a Dispositivos Zynq® de 28 nm em 2012. Esses dispositivos foram os primeiros desse tipo a suportar processadores de aplicativos e incluem um System on Chip (SoC) completo com cache, controladores de memória, periféricos, lógica FPGA, módulos DSP e módulos SerDes.

O Zynq SoC de segunda geração da Xilinx, conhecido como MPSoC heterogêneo, foi introduzido em 2017, adicionando novos mecanismos de processamento destinados a otimizar requisitos complexos de processamento de sistemas. Em 2018, a empresa lançou Cartões aceleradores de data center Alveo™, simplificando o desenvolvimento e implantação de aceleração FPGA de data center. Em 2019, a Xilinx revelou seu Plataforma adaptativa de aceleração de computação (ACAP) chamada Versal, que oferece suporte a várias arquiteturas específicas de domínio (DSAs) e estruturas de computação.

A empresa desenvolve, fabrica e vende uma ampla variedade de circuitos integrados avançados, ferramentas de design de software e núcleos IP de nível de sistema predefinidos. Com um participação de mercado de mais de 50% e receita anual de $1,91 bilhão em 2008, Xilinx é a solução ideal para soluções lógicas programáveis em todo o mundo. Seus produtos premiados, incluindo chips de silício, software, IP, placas de desenvolvimento e kits iniciais, permitem que os projetistas forneçam aplicações para vários mercados finais, como aeroespacial/defesa, automotivo, de consumo, industrial e comunicações com/sem fio, entre outros.

A Xilinx oferece linhas de produtos abrangentes e diversas no setor de dispositivos FPGA, abrangendo tecnologias de processo de 45nm a 16nm. Esteja você procurando desempenho de ponta, produtos balanceados de gama média ou soluções econômicas de baixo custo, a Xilinx tem algo para todos.

A empresa possui instalações operacionais significativas no Colorado, Irlanda, Japão e Cingapura. Abriu o capital na NASDAQ (NASDAQ: XLNX) em 1990 e tem mantido um fluxo de caixa operacional saudável desde então. No ano fiscal de 2008, a receita da empresa na região Ásia-Pacífico representou 29% de receita total global.

Série Xilinx® 7: uma análise aprofundada

O Xilinx® Série 7 representa uma linha versátil e abrangente de Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), cada um projetado para atender necessidades específicas em diversas aplicações. Esta seção tem como objetivo fornecer uma análise aprofundada desta série específica, concentrando-se em suas especificações técnicas, recursos e aplicações.

Série Virtex-7: o auge do desempenho

A série Virtex-7 é uma prova da computação de alto desempenho no cenário FPGA. Otimizada para o mais alto desempenho e capacidade do sistema, esta série oferece uma melhoria de 2x no desempenho do sistema. Utilizando a tecnologia Stacked Silicon Interconnect (SSI), a Série Virtex-7 representa o auge dos recursos de FPGA.

Principais recursos técnicos

• Números de modelo: XC7V585T, XC7V2000T, XC7VX330T, XC7VX415T, XC7VX485T, XC7VX550T, XC7VX690T, XC7VX980T, XC7VX1140T, XC7VH580T, XC7VH870T
• Tecnologia SSI Avançada: permite desempenho superior e integração de sistemas.
• Gama abrangente de produtos multinó: Cobrindo nós de processo de 45nm-16nm.

Aplicações

• Acionamento personalizado
• Sequenciamento de teste cronometrado por hardware
• Imagens médicas
• Controle físico e monitoramento em grande escala
• Comunicações de banda ultralarga e radar

Para uma visão detalhada das vantagens técnicas da Série Virtex-7, consulte o documento oficial Página da série Xilinx Virtex-7 e a documento de especificação.

Série Zynq-7: A fusão de processamento e lógica

A série Zynq-7 é uma família inovadora de FPGAs que combina a versatilidade da lógica programável com o poder de um processador baseado em ARM, tudo em um único chip. Esta fusão única permite o desenvolvimento de sistemas altamente integrados e de alto desempenho para uma ampla gama de aplicações, desde sistemas embarcados até data centers.

Principais recursos técnicos

Números de modelo:

• Zynq7000S: XC7Z007S, XC7Z012S, XC7Z014S
• Zynq7000: XC7Z010, XC7Z015, XC7Z020, XC7Z030, XC7Z035, XC7Z045, XC7Z100

Processador integrado baseado em ARM: permite uma interação perfeita entre software e hardware.

Alta flexibilidade de E/S: Suporta uma ampla variedade de interfaces periféricas, tornando-o ideal para sistemas embarcados.

Recursos avançados de segurança: inclui inicialização segura, fluxos de bits criptografados e detecção de violação.

Aplicações

• Sistemas embarcados
• Automação industrial
• Dispositivos médicos
• Centros de dados
• Equipamento de rede

Para uma compreensão mais abrangente da série Zynq-7, você pode consultar o página oficial da série Xilinx Zynq-7 e a documento de especificação.

Série Kintex-7: preenchendo a lacuna entre desempenho e acessibilidade

A série Kintex-7 é uma virada de jogo no mercado de FPGA, oferecendo uma combinação incomparável de desempenho, eficiência de energia e economia. Projetada com um processo de 28 nm, esta série é adaptada para aplicações que exigem altas taxas de DSP e suporte para padrões convencionais como PCIe® Gen3 e 10 Gigabit Ethernet.

Principais recursos técnicos

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

• Versatilidade no Design: Esteja você trabalhando em aplicações sem fio 3G/4G, monitores de tela plana ou soluções de vídeo sobre IP, a série Kintex-7 tem o que você precisa.
• Arquitetura rica em DSP: Ideal para aplicações que exigem processamento intensivo de sinais digitais, como imagens médicas ou sistemas de radar.
• Suporte aos padrões convencionais: Com suporte nativo para PCIe® Gen3 e 10 Gigabit Ethernet, esta série está pronta para o futuro da conectividade.
• Embalagem com custo otimizado: A série oferece uma variedade de opções de embalagens econômicas, tornando-a acessível para vários orçamentos de projetos.

Aplicações

• Sistemas de comunicação sem fio de última geração
• Tecnologias de exibição de alta resolução
• Soluções de rede avançadas
• Processamento de vídeo em tempo real
• Automação industrial de última geração

Para uma compreensão mais detalhada da Série Kintex-7, consulte o página oficial da série Xilinx Kintex-7 e a documento de especificação.

Série Artix-7: a escolha ideal para aplicações sensíveis ao custo

A série Artix-7 foi projetada tendo em mente aplicações sensíveis ao custo, oferecendo uma combinação de baixo consumo de energia e lógica de alto desempenho e recursos de E/S. Isso o torna a escolha ideal para uma ampla gama de aplicações, desde automotiva e industrial até eletrônicos de consumo.

Principais recursos técnicos:

• Números de modelo: XC7A12T, XC7A15T, XC7A25T, XC7A35T, XC7A50T, XC7A75T, XC7A100T, XC7A200T
• Baixo consumo de energia: Otimizado especificamente para aplicações de baixo consumo de energia, tornando-o uma escolha sustentável.
• Lógica de alto desempenho: Equipado com portas lógicas de alta velocidade que permitem cálculos complexos e funções do sistema.
• E/S flexível: Suporta uma ampla variedade de padrões de E/S, oferecendo maior flexibilidade no projeto do sistema.
• Memória Integrada: vem com bloco integrado de RAM e UltraRAM, fornecendo amplo armazenamento para tarefas com uso intensivo de dados.

Formulários:

• Sistemas de controle automotivo
• Automação industrial
• Processamento de vídeo e imagem
• Eletrônicos de consumo
• Equipamento de rede

Para uma compreensão mais abrangente da Série Artix-7, você pode consultar o página oficial da série Xilinx Artix-7 e a documento de especificação.

Série Spartan-7: a solução ideal para aplicações sensíveis ao custo

A série Spartan-7 é a mais recente joia do portfólio de custo otimizado da Xilinx, projetada para oferecer uma combinação equilibrada de potência, desempenho e preço. Esses dispositivos são particularmente adequados para aplicações sensíveis ao custo que ainda exigem alto desempenho e baixo consumo de energia.

Principais recursos técnicos

• Números de modelo: XC7S15-1FTGB196C, XC7S15-2CSGA225I, XC7S25-1CSGA225I, XC7S75-2FGGA484C, XC7S75-1FGGA676I, XC7S100-L1FGGA676I, XC7S100-2FGGA676I
• Versatilidade em conectividade: Ideal para aplicações que exigem uma variedade de opções de E/S sem comprometer a contagem de pinos.
• Medidas de segurança: vem com recursos de segurança integrados, garantindo a integridade dos dados e opções de inicialização seguras.
• Eficiência no desempenho: Projetado para superar seus antecessores, oferecendo uma vantagem de velocidade 30% em relação aos dispositivos de 45 nm.

Aplicações

• IoT Industrial: Perfeito para agregação de dados de sensores e análises em tempo real.
• Eletrônicos de Consumo: Ideal para wearables e dispositivos domésticos inteligentes.
• Sistemas Automotivos: Adequado para sistemas de entretenimento automotivo e sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS).

Para uma visão mais aprofundada da Série Spartan-7, consulte o página oficial da série Xilinx Spartan-7 e a documento de especificação.

Série Xilinx® 6: uma exploração abrangente

A Série Xilinx® 6 abrange uma linha diversificada e robusta de Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs), cada um adaptado para atender a requisitos específicos em uma infinidade de aplicações. Esta seção é dedicada a oferecer um exame completo da Série 6, esclarecendo seus atributos técnicos, recursos exclusivos e possíveis casos de uso.

Série Virtex-6: o carro-chefe da computação de alto desempenho

A série Virtex-6 foi projetada para aplicações que exigem alta capacidade computacional e largura de banda superior. Construídos com base em uma tecnologia de processo de 40 nm, esses FPGAs oferecem uma combinação de transceptores de alta velocidade, gerenciamento avançado de energia e células lógicas de alta densidade.

Principais recursos técnicos

• Números de modelo: XC6VLX75T, XC6VLX130T, XC6VLX195T, XC6VLX240T, XC6VLX365T, XC6VLX550T, XC6VLX760, XC6VSX315T, XC6VSX475T
• Transceptores de alta velocidade: Suporta até 36,8 Gbps, facilitando transferências rápidas de dados.
• Gerenciamento de energia: Recursos avançados de economia de energia, incluindo controle dinâmico de energia e escala de tensão.
• Densidade Lógica: Até 760 mil células lógicas, proporcionando amplo espaço para projetos complexos.

Aplicações

• Plataformas de negociação de alta frequência
• Mecanismos de análise de dados
• Sistemas avançados de assistência ao motorista (ADAS)
• Codificação e decodificação de vídeo

Para uma compreensão abrangente da Série Virtex-6, você pode consultar o página oficial da série Xilinx Virtex-6 e a documento de especificação.

Série Spartan-6: Adaptada para Aplicações Versáteis

A Série Spartan-6 destaca-se pela sua adaptabilidade e eficiência, tornando-a uma forte escolha para uma variedade de setores, incluindo eletrónica de consumo, automóvel e automação industrial. Construída em um processo de 45 nm, esta série é otimizada para baixo custo e baixo consumo de energia, sem comprometer os recursos essenciais.

Principais recursos técnicos

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

Além da eficiência energética: A série foi projetada para eficiência energética e inclui um modo de hibernação para maior conservação de energia.

Versatilidade de E/S para o futuro: A série suporta mais de 40 padrões de E/S e foi projetada para simplificar o projeto do sistema.

Segurança como prioridade: Além da criptografia básica de fluxo de bits, a série oferece recursos de bloqueio de dispositivos para maior segurança.

Aplicações

• Redes Industriais: Adequado para gerenciar sistemas industriais complexos.
• Rede e conectividade de veículos: Adaptável à evolução da indústria automotiva.
• Eletrônicos de Consumo: Capaz de suportar uma variedade de dispositivos de consumo.

Para uma compreensão mais abrangente da Série Spartan-6, você pode consultar o documento oficial Página da série Xilinx Spartan-6 e a documento de especificação.

Os pioneiros: um mergulho profundo na série FPGA legada da Xilinx

Olá, entusiastas de FPGA! Estamos mergulhados até os joelhos nas séries Virtex UltraScale, 7 e 6, não é? Sentindo-se um pouco sobrecarregado com todo o jargão tecnológico e fichas técnicas? Sim eu também. Então, vamos mudar de assunto por um momento. Porque você pergunta? Bem, em parte porque ainda estou enterrado sob uma pilha de documentos técnicos e também, sejamos honestos, quem não gosta de um bom momento de angústia?

Dando um passo para trás

Antes de voltarmos ao âmago da questão, vamos dar uma olhada nos clássicos. Eles podem não estar mais roubando os holofotes, mas são os heróis anônimos que preparam o cenário para as maravilhas do FPGA de hoje. Neste capítulo, vamos ser breves – apenas um rápido resumo, não uma enciclopédia. Então, aperte o cinto!

Virtex-5

Especificações técnicas:

• Células Lógicas: Até 330.000
• Frequência máxima: Até 550 MHz
• Pinos de E/S: Até 1.200
• Consumo de energia: Cerca de 10 a 25W dependendo da configuração

A série Virtex-5 foi uma potência versátil em seu apogeu, destacando-se especialmente em tarefas de processamento de vídeo. Com sua alta contagem de células lógicas e frequência máxima de até 550 MHz, foi projetado para aplicações de alto desempenho. Se você gostasse de compactação de vídeo ou análise de vídeo em tempo real há alguns anos, provavelmente já teria encontrado esta série. Seus recursos de E/S de alta velocidade, com até 1.200 pinos, e densidade lógica robusta tornaram-no uma escolha ideal para uma variedade de aplicações, desde automação industrial até data centers.

O que diferenciou o Virtex-5 foi sua adaptabilidade. Você pode configurá-lo para uma infinidade de tarefas sem suar a camisa. Lembro-me de usá-lo em um projeto que exigia processamento de dados de sensores em tempo real e funcionou perfeitamente. Embora seu consumo de energia pudesse variar de 10 a 25 W dependendo da configuração, era um preço pequeno a pagar pelo desempenho oferecido.

Embora não esteja mais em produção, a série Virtex-5 deixou uma marca indelével no cenário de FPGA, especialmente na forma como lidamos com dados de vídeo hoje.

Série Virtex-4

A série Virtex-4, um verdadeiro burro de carga em sua época. Esta série foi lançada em 2004 e foi um dos primeiros FPGAs a oferecer múltiplas plataformas dentro da mesma família – LX para lógica de alto desempenho, FX para processamento embarcado e conectividade serial e SX para aplicações DSP de alto desempenho.

• Até 200.000 células lógicas
• Núcleos de processador PowerPC 405 integrados na série FX
• Até 840 fatias DSP
• RocketIO MGTs para E/S serial de alta velocidade
• Gerenciamento avançado de relógio com até 12 DCMs (Digital Clock Managers)

O que aprecio na série Virtex-4 é sua abordagem equilibrada. Não tentou ser o melhor em tudo, mas ofereceu um desempenho sólido em vários domínios. Era o tipo de FPGA em que você poderia confiar para uma ampla gama de tarefas, desde comunicações até robótica. Se você estava entrando no mundo FPGA em meados dos anos 2000, é provável que já tenha alguma experiência prática com esta série.

Série Virtex-II Pro

A seguir, vamos falar sobre a série Virtex-II Pro, uma linha que realmente preparou o terreno para FPGAs multifuncionais. Lançada em 2002, esta série foi um grande avanço, integrando não apenas lógica e memória, mas também transceptores RocketIO de alta velocidade e núcleos PowerPC da IBM.

• Até 3 milhões de portas de sistema
• Núcleos IBM PowerPC 405 integrados
• Transceptores multigigabit RocketIO
• Até 556 pinos de E/S de usuário
• Hierarquia de memória SelectRAM avançada

A série Virtex-II Pro era uma espécie de canivete suíço no mundo FPGA. Era versátil, poderoso e à frente de seu tempo. Já o vi usado em tudo, desde sistemas de automação industrial até os primeiros dispositivos IoT. Seus transceptores multigigabit foram uma virada de jogo para aplicações que exigem transferência rápida de dados, como streaming de vídeo ou roteadores de rede.

Série Virtex-II

Antes de termos o multifuncional Virtex-II Pro, existia a série Virtex-II. Introduzida em 2000, esta série visava inovar em termos de densidade lógica e desempenho.

• Até 6 milhões de portas de sistema
• Até 556 pinos de E/S de usuário
• Hierarquia de memória SelectRAM+
• Capacidades de empilhamento de IC 3D
• Suporte para interface de memória DDR SDRAM

O Virtex-II era o tipo de FPGA que você encontraria na computação de alto desempenho naquela época. Era ideal para aplicativos que precisavam processar muitos dados, mas não tinham o luxo de espaço. Já o vi usado em simulações científicas e até mesmo em alguns dos primeiros protótipos de aprendizado de máquina. O suporte DDR SDRAM era um grande negócio naquela época, tornando as tarefas com muitos dados mais gerenciáveis.

Série Virtex-E

Ah, a série Virtex-E, um verdadeiro clássico no mundo FPGA. Lançada em 1999, esta série foi projetada para oferecer uma combinação equilibrada de desempenho e recursos, tornando-a uma escolha versátil para diversas aplicações.

• Até 1,5 milhão de portas de sistema
• Até 412 pinos de E/S de usuário
• Hierarquia de memória SelectRAM
• Operação de dupla tensão de 3,3 V e 2,5 V
• Gerenciamento de relógio integrado

O Virtex-E foi um elemento básico em muitos dos primeiros sistemas embarcados. Sua operação de dupla voltagem tornou-o uma escolha popular para dispositivos alimentados por bateria, e os recursos de gerenciamento de relógio salvaram vidas para otimizar o desempenho. Já vi isso em ação em tudo, desde automação industrial até os primeiros dispositivos IoT. Foi o tipo de FPGA que proporcionou muito retorno para seu investimento.

Conclusão: Por que a Xilinx é importante para nós e para você

Escrevi este artigo não apenas porque acho os FPGAs Xilinx interessantes, mas também porque eles são uma grande parte do que fazemos na Rowsum. Temos fortes conexões nesta área, tornando mais fácil ajudá-lo com suas necessidades de FPGA.

Cobrimos muito, desde a última série Virtex até os clássicos que abriram o caminho. Se você está pensando em usar FPGAs Xilinx para seus projetos, espero que este guia tenha sido útil.

Se você tiver alguma dúvida ou precisar de mais informações, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco em [email protected]. Nós estamos aqui para ajudar.