Cyclone® IV FPGAs
Die Cyclone® IV FPGA-Reihe erweitert die führende Rolle der Intel® Cyclone® FPGA Reihe bei der Bereitstellung von FPGAs mit niedrigem Stromverbrauch und Transceiver-Optionen. Die Cyclone® IV FPGAs eignen sich ideal für hochvolumige, kostensensitive Anwendungen und ermöglichen es Ihnen, die steigenden Bandbreitenanforderungen zu erfüllen. Die Produktreihe wird für Edge-Centric Anwendungen und Designs empfohlen.
Siehe auch: Cyclone® IV FPGAs Design-Software, DesignStore, Downloads, Community und SupportCyclone® IV FPGAs
Cyclone® IV GX FPGA
Die Architektur umfasst bis zu 150K vertikal angeordnete Logikelemente (LEs).
Cyclone® IV E FPGA
Die Architektur umfasst bis zu 115K vertikal angeordnete Logikelemente (LEs).
Vorteile
Optimierung der Systemkosten
Alle Cyclone® IV FPGAs erfordern nur zwei Stromversorgungen für den Betrieb, was Ihr Stromverteilungsnetzwerk vereinfacht und Ihnen Kosten, Platz auf der Platine und Entwicklungszeit spart. Mit den integrierten Transceivern auf der Cyclone® IV FPGA-Architektur erhalten Sie ein vereinfachtes Board-Design und eine vereinfachte Integration. Darüber hinaus können Sie dank der Flexibilität der Transceiver-Taktarchitektur mehrere Protokolle implementieren und dabei alle verfügbaren Transceiver-Ressourcen voll ausnutzen. Dank der Integration und Flexibilität des Cyclone® IV GX FPGA können Sie in einem kleineren, kostenoptimierten Baustein entwickeln und so Ihre Gesamtsystemkosten senken.
Energieverbrauch senken
Die Cyclone® IV E FPGAs basieren auf einem optimierten 60-nm-Prozess mit niedrigem Stromverbrauch und bauen die führende Position der Cyclone® III FPGAs der vorherigen Generation im Bereich des niedrigen Stromverbrauchs aus. Die Cyclone® IV E FPGAs reduzieren die Spannung im Kern, wodurch die Gesamtleistung im Vergleich zum Vorgängermodell um 25 Prozent sinkt. Mit den Cyclone® IV GX Transceiver-FPGAs können Sie eine PCI Express*-zu-Gigabit-Ethernet-Brücke für weniger als 1,5 Watt bauen.
Die Cyclone® IV FPGAs von Intel sind für den niedrigsten Stromverbrauch optimiert und helfen Ihnen, die thermischen Anforderungen besser zu bewältigen. So können Sie die Kosten für die Systemkühlung reduzieren oder ganz vermeiden und die Akkulaufzeit für Handheld-Anwendungen verlängern.Cyclone® IV FPGA Leistungsaufnahme
Die Cyclone® IV FPGA Produktreihe demonstriert Intels Führungsrolle im Bereich der stromsparenden FPGAs. Mit verbesserter Architektur und Silizium, fortschrittlicher Halbleiter-Prozesstechnologie und Power-Management-Tools konnte der Stromverbrauch der Cyclone® IV FPGAs im Vergleich zu den Cyclone® III FPGAs um bis zu 25 Prozent reduziert werden.
Die folgende Abbildung zeigt die statische Leistungsaufnahme von Cyclone® IV E Bauteilen bei 85°C Sperrschichttemperatur. Beim kleinsten Cyclone® IV EP4CE6-Baustein beträgt die Leistungsaufnahme nur 38 mW bei 85°C und beim größten Cyclone® IV EP4CE115-Baustein beträgt die statische Leistungsaufnahme nur 163 mW bei 85°C.Vorteile des niedrigen Stromverbrauchs
Die Senkung des Stromverbrauchs von programmierbaren Logik-Bausteinen bringt weitreichende Vorteile für viele Anwendungen mit sich. Ein niedrigerer Stromverbrauch ist jedoch nur ein Aspekt der Systemleistung. Die nachfolgende Abbildung zeigt, dass die Cyclone® IV GX FPGAs den FPGA-Stromverbrauch um durchschnittlich 30 Prozent senken.
Silizium und architektonische Optimierungen
Der statische Strom kann mit dem Submikron-Halbleiterprozess drastisch ansteigen, wenn keine Strategien zur Leistungsreduzierung eingesetzt werden. Der statische Stromverbrauch steigt bei Submikron-Prozesstechnologien vor allem aufgrund des erhöhten Leckstroms in der Unterschwellenphase.
Durch den Einsatz einer Low-Power (LP)-Prozesstechnologie, die traditionell von großen Halbleiterherstellern für Mobiltelefonkomponenten verwendet wird, hat Intel den Leckstrom für eine niedrige statische Leistung minimiert. Die durch diesen fortschrittlichen Prozess ermöglichten kleineren Geometrien in Verbindung mit architektonischen Optimierungen ermöglichen es den Cyclone® IV FPGAs, den dynamischen und statischen Stromverbrauch auf ein Minimum zu reduzieren. Zu den Prozess- und Architekturverbesserungen, die Intel bei den Cyclone® IV FPGAs einsetzt, gehören die Verwendung von niedrigen k-Dielektrika, variable Kanallängen und Oxiddicken sowie mehrere Transistorschwellenspannungen.Genaue Leistungsabschätzung und -analyse
Intel bietet mit den genauesten und vollständigsten Power-Management-Design-Tools Unterstützung bei der Stromverbrauchsabschätzung und -analyse, vom Designkonzept bis zur Implementierung. Intel verfügt über bis zu 125°C und Worst-Case-Schätzungen der Siliziumleistung für die niedrigen Produktreihen der FPGAs in seiner Tool-Suite. Intel verfügt über die folgenden Ressourcen zur Leistungsabschätzung und -analyse:
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Cyclone® IV, der frühe Leistungsschätzer.Intel® Quartus® Prime Technologie zur Leistungsanalyse und -optimierung.Ressourcen-Center für die Energieverwaltung.
Intel verwendet mehr als 5.000 verschiedene Testkonfigurationen, um die Leistung der einzelnen Komponenten in einem FPGA der Intel® Cyclone® Reihe zu messen. Bei jeder Konfiguration liegt der Schwerpunkt auf der Messung einer einzelnen Schaltungskomponente des FPGA in einer bestimmten Konfiguration.
Intel® Quartus® Prime Energie-Optimierung
Details der Design-Implementierung können die Leistungsfähigkeit verbessern, den Platzbedarf minimieren und den Stromverbrauch reduzieren. In der Vergangenheit wurden die Leistungs- und Flächenabwägungen innerhalb der Registertransferebene (RTL) durch den Place-and-Route-Designflow automatisiert.
Die Intel® Quartus® Prime Software-Werkzeuge zur Stromverbrauchsoptimierung verwenden automatisch die Fähigkeiten der Cyclone® IV FPGA-Architektur, um den dynamischen Stromverbrauch im Vergleich zu Cyclone® III FPGAs um bis zu 25 Prozent zu senken.Die Intel® Quartus® Prime Entwicklungssoftware bietet viele automatische Stromverbrauchsoptimierungen, die für den Entwickler transparent sind, aber eine optimale Nutzung der FPGA-Architektur zur Minimierung des Stromverbrauchs ermöglichen. Mit der Intel® Quartus® Prime Software können Sie zum Beispiel:
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Transform major functional blocks.
Benutzer-RAMs so zuordnen, dass sie weniger Strom verwenden.Umstrukturierung der Logik zur Verringerung der dynamischen Leistung.Wählen Sie die Logikeingänge richtig aus, um die Kapazität von High-Toggling-Netzen zu minimieren.Reduzierung des Flächen- und Verdrahtungsbedarfs für die Kernlogik zur Minimierung der dynamischen Leistung beim Routing.Ändern Sie die Platzierung, um die Taktleistung zu reduzieren.
Cyclone® IV E Typische statische Leistungsaufnahme
Systemleistungseinsparungen durch Verwendung von Cyclone® IV GX FPGAs
Durch die Kombination aus erhöhter Integration und einem Cyclone® IV GX FPGA mit niedrigem Stromverbrauch ergeben sich auf Systemebene erhebliche Vorteile für eine Vielzahl von Anwendungen:
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Tragbare oder handgehaltene, batteriebetriebene Geräte.Platzbeschränkte und andere thermisch schwierige Umgebungen.Preissensible Anwendungen, bei denen Kühlsysteme nicht kosteneffektiv sind.
Funktionsmerkmale
Die Cyclone® IV FPGAs setzen die Tradition der Intel® Cyclone® Reihe fort, die über einen niedrigen Stromverbrauch und hohe Funktionalität verfügt. Cyclone® IV GX FPGAs verfügen über integrierte Transceiver mit bis zu 3,125 Gbps.
Der Logik- und Routing-Kern ist von E/A-Elementen (IOEs) und phasenstarren Schleifen (PLLs) umgeben. Sowohl GX- als auch E-Bausteine verfügen über vier Allzweck-PLLs, die sich an jeder Ecke des Chips befinden. Der Cyclone® IV GX FPGA hat E/A-Elemente an der oberen, unteren und rechten Seite des Chips, während der Cyclone® IV E FPGA über E/A-Elemente an allen vier Seiten des Chips verfügt. Die linke Seite des Cyclone® IV GX FPGA Chips hat bis zu acht Transceiver in zwei Quads, die jeweils vier Transceiver umfassen. Auf der Ober- und Unterseite jedes Transceiver-Vierers befindet sich eine Mehrzweck-PLL (MPLL), die vom Transceiver oder der FPGA-Fabric verwendet werden kann.
Integrierte Transceiver
Cyclone® IV GX FPGAs sind mit Intels bewährter GX-Transceiver-Technologie ausgestattet, die für ihre hervorragende Jitter-Leistung und überragende Signalintegrität bekannt ist. Die PCI-SIG-konforme Transceiver-Variante unterstützt eine Vielzahl von seriellen Protokollen. Cyclone® IV GX FPGAs bieten außerdem einen IP-Block für PCI Express x1, x2 und x4 in Rootport- und Endpoint-Konfigurationen.
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