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以FPGA为基础的多模无线基站

时间:07-30 来源:互联网 点击:

置增强型PCI Express端点模块,可以实现处理层、数据链路层和物理层功能,支持 1、2、4 或 8通道。

Xilinx在对硬IP和软IP进行比较之后,在Virtex 5系列中采用了嵌入提升用户有效逻辑使用率和降低系统功耗的硬IP的方式来实现GE、PCIe等串行互连标准。例如×8模式的PCIe硬核可以比其他厂商FPGA以软核形式实现的降低至少1.5W的功耗。

Xilinx 65nm 平台FPGA包含多个符合IEEE 802.3标准的嵌入式10/100/1000 Mbps以太网MAC模块:内置式硬IP为每个以太网MAC释放大约1800个逻辑单元;所提供的可编程PHY接口同时支持标准的MII/GMII和使用 RocketIO收发器时的SGMII接口;当使用RocketIO收发器时,可以实现1000 Base-X的单芯片解决方案并广泛应用于AMC、ATCA和MicroTCA等新兴系统结构标准;由于已经通过UNH测试认证的兼容性和互操作能力,因此减少了系统的设计和验证工作量。

Xilinx的Virtex 5系列具有低歪斜、低抖动的差分时钟结构,可以达到550MHz的工作频率,再加上更加灵活的时钟管理管道结合了新型 PLL 和DCM(数字时钟管理器),使得该器件在保证了去Skew实现低时钟抖动的前提下同时确保了高精度和控制灵活性,极大地提高了时钟系统的性能。

Xilinx 利用65nm工艺的100Mbps–3.75Gbps收发器、集成式接口模块和通过预验证PCI Express、三模以太网模块及其他IP,不仅可以轻松快速满足创建板级、背板级和系统级的互连需要,也满足新一代通信、信号处理、图形、存储、网络交换和I/O器件上的需要,而且还将设计风险降至最低,节省了在早期的ASSP和ASIC中的投资。

更低功耗 更低成本

Xilinx 通过对Virtex-5系列采用新工艺、新技术、新封装和大量集成硬IP等方式,使得工程师在使用65nm工艺FPGA进行设计,可以大幅降低设计风险的同时显著降低功耗同时提升系统性能,实现性能和功耗的最佳均衡,并提升设计速度。这其中包括:采用ExpressFabric 技术将性能提升30%的同时使动态功耗降低35%;利用 65nm 三栅极氧化层技术降低以漏电流为主的静态功耗;采用新的RocketIO GTP收发器,使功耗比上一代器件降低77%;更小的散热系统进一步降低系统功耗;嵌入式 Block RAM 和分布式 RAM/FIFO减少了对外部RAM的需求;ChipSync 电路可以将时钟调整到数据正中,从而保证存储器接口的可靠性;SelectIO 电路可以灵活支持各种片上 I/O接口标准;DSP48E slices 为嵌入式乘法器提供了可选的加法器和累加器;RocketIO GTP 收发器提供内置式串行 I/O 性能和业内最低的功耗;PCI Express 端点模块设计用于和 RocketIO GTP 收发器一起使用,以便提供用于兼容的 PCIe 连接功能;10/100/1000 以太网 MAC 模块和 RocketIO GTP 收发器一起使用,提供内置式以太网连接功能以上种种基于65nm工艺器件的优势,大大降低了系统综合成本,例如实现x8模式的PCI Express,使用Xilinx的Virtex-5 FPGA可以比其他厂商的相同档次器件节约近10,000个LUT。

另外,Virtex-5 的 Sparse chevron 封装技术的独特的管脚排列降低了串扰改善了信号完整性,有助于去除成本高昂的板级调试和重设计过程。基片旁路电容去除了数百个外部电容,可以简化 PCB 布局和布线,缩小 PCB 尺寸,使系统成本再次降低。

如果FPGA的用量达到一定规模,还可以使用 Xilinx 的65nm EasyPath技术,在保证器件质量的同时将批量生产成本降低 30-75%,而且大幅缩短交货时间。

实例与结论

早在2006年2月,Mercury Computer Systems、VMETRO等公司就已经开始实际使用*估Virtex-5 系列FPGA,而*估结果促使更多的厂商迅速转向65nm的Virtex-5 FPGA。

得益于Virtex-5 LX系列的超大逻辑和存储容量,DiNI的DN9000K10PCIe板采用6片Virtex-5 LX330和1片LX50T可实现高达1100万门级的ASIC验证任务。Nallatech 和Alpha Data采用LX110T实现高性能PMC计算子板。VMETRO采用Virtex-5 LX110T实现高性能CPCI接口处理模块,采用V5LX110T 和V5SX95T实现高性能VXS信号处理平台。Curtiss-Wright 以LX330T为核心构建CHAMP-FX2高性能信号处理平台。Sundance则采用Virtex-5 LXT或SXT构建灵活的嵌入式处理模块。

65nm工艺FPGA 已经逐步蚕食 ASIC 和 ASSP的传统市场,广泛应用到网络、电信、存储、服务器、计算、无线、广播、视频、成像、医疗、工业和军用等诸多高性能领域,尤其是在以多模无线基站为代表的高端市场成为理想系统集成平台。

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