目前賽靈思公司有兩大類FPGA產品：Spartan類和Virtex類，前者主要面向低成本的中低端應用，是目前業界成本最低的一類FPGA；后者主要面向高端應用，屬于業界的頂級產品。這兩個系列的差異僅限于芯片的規模和專用模塊上，都采用了先進的0.13 、90甚至65制造工藝，具有相同的卓越品質。

1．Spartan類FPGA

Spartan系列適用于普通的工業、商業等領域，目前主流的芯片包括：Spartan-2、Spartan-2E、Spartan-3、Spartan-3A、Spartan-3E以及最新的Spartan－6等種類。其中Spartan-2最高可達20萬系統門，Spartan-2E最高可達60萬系統門，Spartan-3最高可達500萬門，Spartan-3A和Spartan-3E不僅系統門數更大，還增強了大量的內嵌專用乘法器和專用塊RAM資源，具備實現復雜數字信號處理和片上可編程系統的能力。

(1)Spartan-2系列

Spartan-2在Spartan系列的基礎上繼承了更多的邏輯資源，達到更高的性能，芯片密度高達20萬系統門。由于采用了成熟的FPGA結構，支持流行的接口標準，具有適量的邏輯資源和片內RAM，并提供靈活的時鐘處理，可以運行8位的PicoBlaze軟核，主要應用于各類低端產品中。其主要特點如下所示： 采用0.18 工藝，密度達到5292邏輯單元； 系統時鐘可以達到200MHz； 采用最大門數為20萬門，具有延遲數字鎖相環； 具有可編程用戶I/O； 具有片上塊RAM存儲資源；

Spartan-2系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-1 Spartan-2系列FPGA主要技術特征

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(2)Spartan-2E系列

Spartan-2E基于Virex-E架構，具有比Spartan-2更多的邏輯門、用戶I/O和更高的性能。賽靈思還為其提供了包括存儲器控制器、系統接口、DSP、通信以及網絡等IP核，并可以運行CPU軟核，對DSP有一定的支持。其主要特點如下所示： 采用0.15工藝，密度達到15552邏輯單元； 最高系統時鐘可達200MHz； 最大門數為60萬門，最多具有4個延時鎖相環； 核電壓為1.2V，I/Q電壓可為1.2V、3.3V、2.5V，支持19個可選的I/O標準； 最大可達288k的塊RAM和221K的分布式RAM；

Spartan-2E系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-2 Spartan-2E系列FPGA主要技術特征

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(3)Spartan-3系列

Spartan-3基于Virtex-II FPGA架構，采用90技術，8層金屬工藝，系統門數超過5百萬，內嵌了硬核乘法器和數字時鐘管理模塊。從結構上看，Spartan-3將邏輯、存儲器、數學運算、數字處理器處理器、I/O以及系統管理資源完美地結合在一起，使之有更高層次、更廣泛的應用，獲得了商業上的成功，占據了較大份額的中低端市場。其主要特性如下： 采用90工藝，密度高達74880邏輯單元；最高系統時鐘為340MHz； 具有的專用乘法器； 核電壓為1.2V，端口電壓為3.3V、2.5Ｖ、1.2V，支持24種I/O標準；高達520k分布式RAM和1872k的塊RAM； 具有片上時鐘管理模塊(DCM)； 具有嵌入式Xtrema DSP功能，每秒可執行3300億次乘加。

Spartan-3系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-3 Spartan-3系列FPGA主要技術特征

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(4)Spartan-3A/3ADSP/3AN系列

Spartan-3A在Spartan-3和Spartan-3E平臺的基礎上，整合了各種創新特性幫助客戶極大地削減了系統總成本。利用獨特的器件DNA ID技術，實現業內首款FPGA電子序列號；提供了經濟、功能強大的機制來防止發生竄改、克隆和過度設計的現象。并且具有集成式看門狗監控功能的增強型多重啟動特性。支持商用 lash存儲器，有助于削減系統總成本。其主要特性為： 采用90工藝，密度高達74880邏輯單元； 工作時鐘范圍為5MHz~320MHz； 領先的連接功能平臺，具有最廣泛的IO標準(26 種，包括新的TMDS和PPDS)支持； 利用獨特的Device DNA序列號實現的業內首個功能強大的防克隆安全特性； 五個器件，具有高達1.4M的系統門和502個I/O； 靈活的功耗管理。

Spartan-3A系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-4 Spartan-3A系列FPGA主要技術特征

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Spartan-3ADSP平臺提供了最具成本效益的 DSP 器件，其架構的核心就是 XtremeDSP DSP48A slice，還提供了性能超過30GMAC/s、存儲器帶寬高達2196 Mbps的新型 XC3SD3400A和XC3SD1800A器件。新型Spartan-3A DSP 平臺是成本敏感型 DSP 算法和需要極高DSP性能的協處理應用的理想之選。其主要特征如下所示。 采用90 工藝，密度高達74880邏輯單元； 內嵌的DSP48A可以工作到250MHz； 采用結構化的SelectRAM架構，提供了大量的片上存儲單元； VCCAUX的電壓支持2.5V和3.3V，對于3.3V的應用簡化了設計；低功耗效率，Spartan-3A DSP器件具有很高的信號處理能力4.06 GMACs/mW。

Spartan-3ADSP系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-5 Spartan-3ADSP系列 FPGA主要技術特征

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Spartan-3AN芯片為最高級別系統集成的非易失性安全FPGA，提供下列2個獨特的性能：先進SRAM FPGA的大量特性和高性能以及非易失性FPGA的安全、節省板空間和易于配置的特性。Spartan-3AN平臺是對空間要求嚴苛和/或安全應用及低成本嵌入式控制器的理想選擇。Spartan-3AN平臺的關鍵特性包括： 業界首款90nm非易失性FPGA，具有可以實現靈活的、低成本安全性能的Device DNA電子序列號； 業內最大的片上用戶Flash，容量高達11Mb； 提供最廣泛的I/O標準支持，包括26種單端與差分信號標準 靈活的電源管理模式，休眠模式下可節省超過40%的功耗 五個器件，具有高達1.4M的系統門和502個I/O。

Spartan-3AN系列產品的主要技術特征如下表所示

表3-6 Spartan-3AN系列 FPGA主要技術特征

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(5)Spartan-3E系列

Spartan-3E是目前Spartan系列最新的產品，具有系統門數從10萬到160萬的多款芯片，是在
Spartan-3成功的基礎上進一步改進的產品，提供了比Spartan-3更多的I/O端口和更低的單位成本，是賽靈
思公司性價比最高的FPGA芯片。由于更好地利用了90 技術，在單位成本上實現了更多的功能和處理帶寬，是
賽靈思公司新的低成本產品代表，是ASIC的有效替代品，主要面向消費電子應用，如寬帶無線接入、家庭網
絡接入以及數字電視設備等。其主要特點如下： 采用90 工藝； 大量用戶I/O端口，最多可支持376個I/O端口
或者156對差分端口； 端口電壓為3.3V、2.5Ｖ、1.8V、1.5V、1.2V ； 單端端口的傳輸速率可以達到622 ，支
持DDR接口； 最多可達36個 的專用乘法器、648 塊RAM、231 分布式RAM； 寬的時鐘頻率 以及多個專用片
上數字時鐘管理(DCM)模塊。

Spartan-3E系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-7 Spartan-3E系列FPGA主要技術特征

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表3-8 Spartan－3A延伸系列品臺性能對比

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(6)Spartan-6系列

作為Spartan FPGA系列的第六代產品，Spartan-6 FPGA系列采用可靠的低功耗45nm 9層金屬布線雙層氧化工藝技術生產。 這一新系列產品實現了低風險、低成本、低功耗以及高性能的完美平衡。 Spartan-6 FPGA系列的高效雙寄存器6輸入LUT(查找表)邏輯結構利用了可靠成熟的Virtex架構，支持跨平臺兼容性以及優化系統性能。 豐富的內建系統級模塊包括DSP邏輯片、高速收發器以及PCI Express?接口內核，也源于Virtex系列，能夠提供更高程度的系統級集成。

Spartan-6 FPGA系列專門針對成本和功率敏感的市場(如汽車娛樂、平板顯示以及視頻監控)采用了特殊技術。 新的高性能集成存儲器控制器支持DDR、DDR2、DDR3和移動 DDR存儲器，硬內核的多端口總線結構能夠提供可預測的時序和高達DDR2/DDR3 800 (400MHz)的性能。 在設計向導的支持下，為Spartan-6 FPGA構建存儲控制器的過程變得非常簡單和直接。

先進功率管理技術方面的創新以及可選的1.0v低功耗內核使得Spartan-6 FPGA能夠比前一代Spartan系列功耗降低多達65%。 快速靈活的I/O支持超過12Gbps的存儲器訪問帶寬，兼容3.3v電壓并且采用了更為綠色的RoHS兼容無鉛封裝。

Spartan-6系列產品的主要技術特征如下表所示：

表3-9 Spartan-6系列FPGA主要技術特征

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2.Virtex系列FPGA

Virtex系列是賽靈思的高端產品，也是業界的頂級FPGA產品，賽靈思公司正是憑借Virtex系列產品贏得市場，從而獲得FPGA供應商領頭羊的地位。可以說賽靈思以其Virtex-5、Virtex-4、Virtex-2 Pro和Virtex-2系列FPGA產品引領現場可編程門陣列行業。主要面向電信基礎設施、汽車工業、高端消費電子等應用。目前的主流芯片包括：Vitrex-2、Virtex-2 Pro、Virtex-4和Virtex-5等種類。

(1)Vitrex-2系列

Vitrex-2系列具有優秀的平臺解決方案，這進一步提升了其性能；且內置IP核硬核技術，可以將硬IP核分配到芯片的任何地方，具有比Virtex系列更多的資源和更高的性能。其主要特征如下所示： 采用0.15/0.12 工藝； 核電壓為1.5V，工作時鐘可以達到420MHz； 支持20多種I/O接口標準； 內嵌了多個 硬核乘法器，提高了DSP處理能力； 具有完全的系統時鐘管理功能，多達12個DCM模塊。

Virtex-2系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-10 Virtex-2系列 FPGA主要技術特征

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(2)Virtex-2Pro系列

Virtex-2 Pro系列在Virtex-2的基礎上，增強了嵌入式處理功能，內嵌了PowerPC?405內核，還包括了先進的主動互聯(Active Interconnect)技術，以解決高性能系統所面臨的挑戰。此外還增加了高速串行收發器，提供了千兆以太網的解決方案。其主要特征如下所示： 采用0.13 工藝； 核電壓為1.5V，工作時鐘可以達到420MHz； 支持20多種I/O接口標準； 增加了2個高性能RISC技術、頻率高達400MHz的PowerPC?處理器；增加多個3.125Gbps速率的Rocket串行收發器； 內嵌了多個 硬核乘法器，提高了DSP處理能力； 具有完全的系統時鐘管理功能，多達12個DCM模塊。

Virtex-2 Pro系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-11 Virtex-2 Pro系列 FPGA主要技術特征

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(3)Virtex-4系列

Virtex-4器件整合了高達200,000個的邏輯單元，高達500 MHz的性能和無可比擬的系統特性。Virtex-4產品基于新的高級硅片組合模塊(ASMBL)架構，提供了一個多平臺方式(LX、SX、FX)，使設計者可以根據需求選用不同的開發平臺；邏輯密度高，時鐘頻率能夠達到500MHz；具備DCM模塊、PMCD相位匹配時鐘分頻器、片上差分時鐘網絡；采用了集成FIFO控制邏輯的500MHz SmartRAM技術，每個I/O都集成了ChipSync源同步技術的1 Gbps I/O和Xtreme DSP邏輯片。其主要特點如下： 采用了90 工藝，集成了高達20萬的邏輯單元；系統時鐘500MHz； 采用了集成FIFO控制邏輯的500MHz Smart RAM 技術； 具有DCM模塊、PMCD相位匹配時鐘分頻器和片上差分時鐘網絡； 每個I/O都集成了ChipSync源同步技術的1Gbps I/O； 具有超強的信號處理能力，集成了數以百計的XtremeDSP Slice，單片最大的處理速率為 。 Virtex-4 LX平臺FPGA的特點是密度高達20萬邏輯單元，是全球邏輯密度最高的FPGA系列之一，適合對邏輯門需求高的設計應用。

Virtex-4 SX平臺提高了DSP、RAM單元與邏輯單元的比例，最多可以提供512個XtremeDSP硬核，可以工作在500MHz，其最大的處理速率為 ，并可以以其創建40多種不同功能，并能多個組合實現更大規模的DSP模塊。與Virtex-2 Pro系列相比，還大大降低了成本和功耗，具有極低的DSP成本。SX平臺的FPGA非常適合應用于高速、實時的數字信號處理領域。

Virtex-4 FX平臺內嵌了1~2個32位RISC PowerPC?處理器，提供了4個1300 Dhrystone MIPS、10/100/1000自適應的以太網MAC內核，協處理器控制器單元(APU)允許處理器在FPGA中構造專用指令，使FX器件的性能達到固定指令方式的20倍；此外，還包含24個Rocket I/O串行高速收發器，支持常用的0.6Gbps、1.25 Gbps、2.5 Gbps、3.125 Gbps、4 Gbps、6.25 Gbps、10 Gbps等高速傳輸速率。FX平臺適用于復雜計算和嵌入式處理應用。

Virtex-4系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-12 Virtex-4系列 FPGA主要技術特征

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表3-13 Virtex-4系列平臺性能對比

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(5)Virtex-5系列

Virtex?-5 FPGA 是世界上首款 65nm FPGA 系列，采用 1.0v、三柵極氧化層工藝技術制造而成，并且根據所選器件可以提供 330,000 個邏輯單元、1,200 個 I/O 引腳、48 個低功耗收發器以及內置式PowerPC?440、PCIe? 端點和以太網 MAC 模塊。已經提供了5種系列平臺，分別是LX、LXT 、SXT、FXT、TXT，每種平臺都在高性能邏輯、串行連接功能、信號處理和嵌入式處理性能方面實現了最佳平衡。例如LX針對高性能邏輯進行了優化，LXT針對具有低功耗串行連接功能的高性能邏輯進行了優化，SXT針對具有低功耗串行連接功能的DSP 和存儲器密集型應用進行了優化。Virtex-5 FXT 則用于實現具有速率最高的串行連接功能的嵌入式處理，Virtex-5 TXT可用于實現超高帶寬應用，如有線通信與數據通信系統內的橋接、開關和集聚。

現有的Virtex-5系列產品的主要技術特征如下表所示。

表3-14 Virtex-5系列 FPGA主要技術特征

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其主要特點如下：

采用了最新的65工藝，結合低功耗IP塊將動態功耗降低了35%；此外，還利用65nm三柵極氧化層技術保持低靜態功耗； 利用65nm ExpressFabric技術，實現了真正的6輸入LUT，并將性能提高了2個速度級別。內置有用于構建更大型陣列的FIFO邏輯和ECC的增強型36 Kbit Block RAM帶有低功耗電路，可以關閉未使用的存儲器。 邏輯單元多達330,000個，可以實現無與倫比的高性能； I/O引腳多達1,200個，可以實現高帶寬存儲器/網絡接口，1.25 Gbps LVDS； 低功耗收發器多達24個，可以實現100 Mbps - 3.75 Gbps高速串行接口； 核電壓為1V，550 MHz系統時鐘； 550 MHz DSP48E slice內置有25 x 18 MAC，提供352 GMACS的性能，能夠在將資源使用率降低50%的情況下，實現單精度浮點運算； 利用內置式PCIe端點和以太網MAC模塊提高面積效率 ； 更加靈活的時鐘管理管道(Clock Management Tile)結合了用于進行精確時鐘相位控制與抖動濾除的新型PLL和用于各種時鐘綜合的數字時鐘管理器(DCM)； 采用了第二代sparse chevron封裝，改善了信號完整性，并降低了系統成本； 增強了器件配置，支持商用flash存儲器，從而降低了成本。

注：一個Virtex-5 Slice具有4個LUT和4個觸發器，而一個前文所提及的常規Slice只包含2個LUT個2個觸發器。每個DSP48E包含一個25*18位的硬核乘法器、一個加法器和一個累加器。

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Virtex-5 FPGA 訂購信息適用于所有封裝，包括無鉛封裝

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(6)Virtex-6 FPGA系列

基于采用第三代Xilinx ASMBL? 架構的40nm制造工藝，Virtex-6 FPGA系列還擁有新一代開發工具和早已針對Virtex-5 FPGA而開發的廣泛IP庫支持。這些都為多產的開發和設計移植提供了強大的支持。 與競爭廠商提供的40nm FPGA產品相比，新的Virtex-6 FPGA系列器件性能提高15%，功耗降低15%。新器件在1.0v內核電壓上操作，同時還有可選的0.9v低功耗版本。 這些使得系統設計師可在設計中采用Virtex-6 FPGA，從而支持建設“綠色”中心辦公室和數據中心。對于電信行業這一點特別重要，因為該行業正在擴展對因特網視頻和富媒體內容的支持。

Virtex- 6 FPGA系列包括三個面向應用領域而優化的FPGA平臺，分別提供了不同的特性和功能組合來更好地滿足不同客戶應用的需求：

Virtex-6 LXT FPGA—優化目標應用需要高性能邏輯、DSP以及基于低功耗GTX 6.5Gbps串行收發器的串行連接能力。
Virtex-6 SXT FPGA—優化目標應用需要超高性能DSP以及基于低功耗GTX 6.5Gbps串行收發器的串行連接能力。
Virtex-6 HXT FPGA—作為優化的通信應用需要最高的串行連接能力，多達64個GTH串行收發器可提供高達11.2Gbps帶寬 。
Virtex-6 FPGA把先進的硬件芯片技術、創新的電路設計技術以及架構上的增強完美結合在一起，與前一代Virtex器件以及競爭FPGA產品相比，功耗大大降低，性能更高并且成本更低。表3-15顯示了Virtex-6FPGA系列主要技術特征。

表3-15 Virtex-6 FPGA系列主要技術特征

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(7)Xilinx PROM芯片介紹

賽靈思公司的Platform Flash PROM能為所有型號的Xilinx FPGA提供非易失性存儲。全系列PROM的容量范圍為1Mbit到32Mbit，兼容任何一款Xilinx FPGA芯片，具備完整的工業溫度特性(-40°C 到 +85°C)，支持IEEE1149.1所定義的JTAG邊界掃描協議。

PROM芯片可以分成3.3V核電壓的 系列和1.8V核電壓的 系列兩大類，前者主要面向底端引用，串行傳輸數據，且容量較小，不具備數據壓縮的功能；后者主要面向高端的FPGA芯片，支持并行配置、設計修訂(Designing Revisioning)和數據壓縮(Compression)等高級功能，以容量大、速度快著稱，其詳細參數如下表所示。

表3-16 賽靈思公司PROM芯片總結 (截至2008年11月數據)

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該系列包含XCF01S、XCF02S和XCF04S(容量分別為：1Mb、2Mb和4Mb)，其共同特征有3.3V核電壓，串行配置接口以及SOIC封裝的VO20封裝。 內部控制信號、數據信號、時鐘信號和JTAG信號的整體結構如圖3-2所示。

圖3-2 XCF01S/XCF02S/XCF04S PROM結構組成框圖

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系列有XCP08P、XCF16P和XCF32P(容量分別為：8Mb、16Mb和32Mb)，其共同特征有1.8V核電壓、串行或并行配置接口、設計修訂、內嵌的數據壓縮器、FS48封裝或VQ48封裝和內嵌振蕩器。 內部控制信號、數據信號、時鐘信號和JTAG信號的整體結構如圖3-3所示，其先進的結構和更高的集成度在使用中帶來了極大的靈活性。

圖3-3 XCP08P/XCF16P/XCF32P PROM結構組成框圖

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值得一提的是系列設計修正和數據壓縮這兩個功能。設計修訂功能在FPGA加電啟動時改變其配置數據，根據所需來改變FPGA的功能，允許用戶在單個PROM中將多種配置存儲為不同的修訂版本，從而簡化FPGA配置更改，在FPGA內部加入少量的邏輯，用戶就能在PROM中存儲多達4個不同修訂版本之間的動態切換。數據壓縮功能可以節省PROM的空間，最高可節約50%的存儲空間，從而降低成本，是一項非常實用的技術。當然如果編程時在軟件端采用了壓縮模式，則需要一定的硬件配置來完成相應的解壓縮。

轉載于:https://www.cnblogs.com/l20902/p/10610939.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的3.1 Xilinx系列产品介绍的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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