(신규 및 기존) 재고 있음 3S200A-4FTG256C IC 칩 XC3S200A-4FTG256C
제품 속성
| 유형 | 설명 | 선택하다 |
| 범주 | 집적회로(IC) |
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| 제조업체 | AMD 자일링스 |
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| 시리즈 | 스파르탄®-3A |
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| 패키지 | 쟁반 |
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| 제품상태 | 활동적인 |
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| LAB/CLB 수 | 448 |
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| 논리 요소/셀 수 | 4032 |
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| 총 RAM 비트 | 294912 |
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| I/O 수 | 195 |
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| 게이트 수 | 200000 |
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| 전압 – 공급 | 1.14V ~ 1.26V |
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| 장착 유형 | 표면 실장 |
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| 작동 온도 | 0°C ~ 85°C (TJ) |
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| 패키지/케이스 | 256-LBGA |
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| 공급자 장치 패키지 | 256-FTBGA(17×17) |
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| 기본 제품 번호 | XC3S200 |
현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이
ㅏ현장 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA) 이다집적 회로제조 후 고객이나 디자이너가 구성하도록 설계되었습니다. 따라서 용어는현장 프로그래밍 가능.FPGA 구성은 일반적으로 다음을 사용하여 지정됩니다.하드웨어 설명 언어(HDL)에 사용되는 것과 유사합니다.애플리케이션별 집적 회로(ASIC).회로도이전에는 구성을 지정하는 데 사용되었지만 다음의 출현으로 인해 점점 더 드물어지고 있습니다.전자 설계 자동화도구.
FPGA에는 다음의 배열이 포함되어 있습니다.프로그래밍 가능 논리 블록및 블록을 서로 연결할 수 있는 재구성 가능한 상호 연결의 계층 구조입니다.복잡한 작업을 수행하도록 논리 블록을 구성할 수 있습니다.조합 기능, 또는 간단한 것처럼 행동논리 게이트좋다그리고그리고XOR.대부분의 FPGA에서 로직 블록에는 다음이 포함됩니다.메모리 요소, 이는 간단할 수 있습니다.슬리퍼또는 더 완전한 메모리 블록.[1]많은 FPGA를 다시 프로그래밍하여 다양한 기능을 구현할 수 있습니다.논리 함수, 유연성을 허용재구성 가능한 컴퓨팅에서 수행된 대로컴퓨터 소프트웨어.
FPGA는 다음과 같은 분야에서 놀라운 역할을 합니다.임베디드 시스템하드웨어와 동시에 시스템 소프트웨어 개발을 시작하고, 개발 초기 단계에서 시스템 성능 시뮬레이션을 가능하게 하며, 시스템 아키텍처를 마무리하기 전에 다양한 시스템 시험 및 설계 반복을 허용하는 기능으로 인해 개발이 가능해졌습니다.[2]
역사[편집하다]
FPGA 산업은 다음에서 시작되었습니다.프로그래밍 가능한 읽기 전용 메모리(프롬) 및프로그래밍 가능 논리 장치(PLD).PROM과 PLD 모두 공장이나 현장에서 일괄 프로그래밍할 수 있는 옵션이 있었습니다(현장 프로그래밍 가능).[삼]
알테라1983년에 설립되어 1984년에 업계 최초의 재프로그래밍 가능 논리 장치인 EP300을 출시했습니다. EP300은 사용자가 다이에 자외선 램프를 비추어 문자를 지울 수 있는 석영 창을 패키지에 포함했습니다.EPROM장치 구성을 보유한 셀입니다.[4]
자일링스최초로 상업적으로 실행 가능한 현장 프로그래밍 가능 제품을 생산했습니다.게이트 배열1985년[삼]– XC2064.[5]XC2064에는 프로그래밍 가능한 게이트와 게이트 간 프로그래밍 가능한 상호 연결이 있어 새로운 기술과 시장의 시작이었습니다.[6]XC2064에는 64개의 구성 가능한 논리 블록(CLB)이 있으며 2개의 3입력을 포함합니다.조회 테이블(LUT).[7]
1987년에는해군수상전센터600,000개의 재프로그래밍 가능한 게이트를 구현하는 컴퓨터를 개발하기 위해 Steve Casselman이 제안한 실험에 자금을 지원했습니다.Casselman은 성공했고 시스템 관련 특허는 1992년에 발행되었습니다.[삼]
Altera와 Xilinx는 경쟁자들이 생겨나면서 1985년부터 1990년대 중반까지 도전받지 않고 빠르게 성장하여 시장 점유율의 상당 부분을 잠식했습니다.1993년 액텔(현마이크로세미)는 시장의 약 18%를 차지하고 있었습니다.[6]
1990년대는 회로 정교함과 생산량 모두에서 FPGA가 급속히 성장한 시기였습니다.1990년대 초반에는 FPGA가 주로 사용되었습니다.통신그리고네트워킹.10년이 지나면서 FPGA는 소비자 가전, 자동차 및 산업 응용 분야에 진출했습니다.[8]
2013년까지 Altera(31%), Actel(10%) 및 Xilinx(36%)는 FPGA 시장의 약 77%를 차지했습니다.[9]
Microsoft와 같은 회사에서는 FPGA를 사용하여 고성능, 계산 집약적인 시스템(예:데이터 센터그들의 운영빙 검색 엔진), 인해와트당 성능FPGA가 제공하는 이점[10]Microsoft는 FPGA를 사용하기 시작했습니다.가속하다Bing은 2014년과 2018년에 다른 데이터 센터 워크로드에 FPGA를 배포하기 시작했습니다.하늘빛 클라우드 컴퓨팅플랫폼.[11]
다음 타임라인은 FPGA 설계의 다양한 측면에서 진행 상황을 나타냅니다.
게이츠
시장 규모
- 1985년: 최초의 상용 FPGA: Xilinx XC2064[5][6]
- 1987년: 1,400만 달러[6]
- 씨.1993년: 3억 8,500만 달러 이상[6][확인 실패]
- 2005년: 19억 달러[13]
- 2010년 추정치: 27억 5천만 달러[13]
- 2013년: 54억 달러[14]
- 2020년 추정: 98억 달러[14]
디자인 시작
ㅏ디자인 시작FPGA에 구현하기 위한 새로운 맞춤형 디자인입니다.
설계[편집하다]
최신 FPGA에는 다음과 같은 대규모 리소스가 있습니다.논리 게이트복잡한 디지털 계산을 구현하는 RAM 블록.FPGA 설계는 매우 빠른 I/O 속도와 양방향 데이터를 사용하므로버스를, 설정 시간과 유지 시간 내에서 유효한 데이터의 정확한 타이밍을 확인하는 것이 어려워집니다.
평면도이러한 시간 제약을 충족하기 위해 FPGA 내에서 리소스 할당이 가능합니다.FPGA는 다음과 같은 논리 기능을 구현하는 데 사용될 수 있습니다.ASIC수행할 수 있습니다.배송 후 기능을 업데이트하는 기능,부분 재구성디자인의 일부[17]일반적으로 단가가 높음에도 불구하고 ASIC 설계에 비해 비반복적 엔지니어링 비용이 낮다는 점은 많은 애플리케이션에 이점을 제공합니다.[1]
일부 FPGA에는 디지털 기능 외에 아날로그 기능도 있습니다.가장 일반적인 아날로그 기능은 프로그래밍 가능입니다.슬루율각 출력 핀에서 엔지니어가 가볍게 로드된 핀에 낮은 속도를 설정할 수 있습니다.반지또는커플그리고 너무 느리게 실행될 고속 채널의 로드가 많은 핀에 더 높은 속도를 설정합니다.[18][19]또한 일반적인 것은 석영입니다.수정 발진기, 온칩 저항 커패시턴스 발진기 및위상 고정 루프내장된전압 제어 발진기클럭 생성 및 관리는 물론 SERDES(고속 직렬 변환기-직렬 변환기) 전송 클럭 및 수신기 클럭 복구에도 사용됩니다.상당히 일반적인 것은 차등입니다.비교기연결되도록 설계된 입력 핀에차동 신호채널.몇 가지 “혼합 신호FPGA'에는 주변 장치가 통합되어 있습니다.아날로그-디지털 변환기(ADC) 및디지털-아날로그 변환기(DAC) 아날로그 신호 조절 블록을 사용하여 다음과 같이 작동할 수 있습니다.시스템 온 칩(SoC).[20]이러한 장치는 내부 프로그래밍 가능 상호 연결 패브릭에서 디지털 1과 0을 전달하는 FPGA와현장 프로그래밍 가능 아날로그 어레이(FPAA)는 내부 프로그래밍 가능 상호 연결 패브릭에 아날로그 값을 전달합니다.
논리 블록[편집하다]
주요 기사:논리 블록
로직 셀(LUT –조회 테이블, FA –전가산기, DFF -D형 플립플롭)
가장 일반적인 FPGA 아키텍처는 다음과 같은 배열로 구성됩니다.논리 블록(공급업체에 따라 구성 가능한 논리 블록(CLB) 또는 논리 어레이 블록(LAB)이라고 함)I/O 패드및 라우팅 채널.[1]일반적으로 모든 라우팅 채널의 너비(와이어 수)는 동일합니다.여러 I/O 패드는 어레이의 한 행 높이 또는 한 열 너비에 맞을 수 있습니다.
“애플리케이션 회로는 적절한 리소스를 사용하여 FPGA에 매핑되어야 합니다.필요한 CLB/LAB 및 I/O 수는 설계에서 쉽게 결정되지만 필요한 라우팅 트랙 수는 동일한 양의 로직을 사용하는 설계 간에도 상당히 다를 수 있습니다.(예를 들어,크로스바 스위치것보다 훨씬 더 많은 라우팅이 필요합니다.수축기 배열동일한 게이트 수를 사용합니다.사용되지 않는 라우팅 트랙은 어떠한 이점도 제공하지 않고 부품의 비용을 증가시키고 성능을 감소시키기 때문에 FPGA 제조업체는 대부분의 설계가 적합할 수 있도록 충분한 트랙을 제공하려고 노력합니다.조회 테이블(LUT) 및 I/O는 다음과 같습니다.라우팅됨.이는 다음과 같은 추정치에 의해 결정됩니다.임대료의 법칙또는 기존 디자인을 실험함으로써.”[21]2018년 기준,네트워크 온 칩라우팅 및 상호 연결을 위한 아키텍처가 개발되고 있습니다.[인용이 필요함]
일반적으로 논리 블록은 몇 개의 논리 셀(ALM, LE, 슬라이스 등)로 구성됩니다.일반적인 셀은 4개의 입력 LUT로 구성됩니다.전가산기(FA)와D형 플립플롭.이는 2개의 3입력 LUT로 분할될 수 있습니다.~ 안에일반 모드이는 첫 번째를 통해 4입력 LUT로 결합됩니다.멀티플렉서(먹스).~ 안에산수모드에서는 출력이 가산기에 공급됩니다.모드 선택은 두 번째 MUX에 프로그래밍됩니다.출력은 다음 중 하나일 수 있습니다.동기식또는비동기식, 세 번째 mux의 프로그래밍에 따라 달라집니다.실제로 가산기의 전체 또는 일부는함수로 저장됨저장하기 위해 LUT에공간.[22][23][24]
하드블록[편집하다]
최신 FPGA 제품군은 위의 기능을 확장하여 실리콘에 고정된 더 높은 수준의 기능을 포함합니다.이러한 공통 기능을 회로에 내장하면 필요한 면적이 줄어들고 논리 기본 요소로 구성하는 것에 비해 해당 기능의 속도가 향상됩니다.이에 대한 예는 다음과 같습니다.승수, 일반DSP 블록,임베디드 프로세서, 고속 I/O 로직 및 임베디드추억.
고급 FPGA는 고속을 포함할 수 있습니다.멀티 기가비트 트랜시버그리고하드 IP 코어~와 같은프로세서 코어,이더넷 중간 액세스 제어 장치,PCI/PCI 익스프레스컨트롤러 및 외부 메모리 컨트롤러.이러한 코어는 프로그래밍 가능 패브릭과 함께 존재하지만 다음으로 구성됩니다.트랜지스터LUT 대신 ASIC 수준을 갖습니다.성능그리고전력 소비상당한 양의 패브릭 리소스를 소비하지 않고 애플리케이션별 로직을 위해 더 많은 패브릭을 확보할 수 있습니다.멀티 기가비트 트랜시버에는 또한 LUT에서 구축할 수 없는 구성 요소인 고속 직렬 변환기 및 직병렬 변환기와 함께 고성능 아날로그 입력 및 출력 회로가 포함되어 있습니다.다음과 같은 상위 수준의 물리 계층(PHY) 기능라인 코딩FPGA에 따라 하드 로직의 직렬 변환기 및 역직렬 변환기와 함께 구현되거나 구현되지 않을 수도 있습니다.
