xilinx 三款Versal FPGA 有何区别?

在7nm工艺节点上,Xilinx推出了Versal系列芯片。与前一代16nm工艺芯片UltraScale Plus相比,在结构上有很大的变化,在性能上有显著地提升。

Versal不再是纯粹意义上的FPGA了,而是被定义为ACAP( AdaptiveCompute Acceleration Platform)。开启了ACAP新纪元。Versal是一个异构系统,这个异构系统中包括了ARM Core (ARM Cortex-A72)、矢量计算处理器(Vector Processor)和传统FPGA资源如CLB/DSP58/Block RAM/UltraRAM等,这是其显著特征。

Versal包含三个系列,分别是Versal AI Core系列、Versal Prime系列和Versal Premium系列。三者都包含双核Cortex-A72和Cortex-R5F。不再像UltraScale Plus那样,只有MPSoC中有ARM Core。同时三者也有明显的区别。VersalAI Core系列面向高性能计算应用,这是因为其包含了矢量计算处理器AI Engine;Versal Prime系列逻辑容量在三者之中居中;Versal Premium系列面向高带宽场合。三者区别如下表所示。从表中不难看出,只有AI Core系列包含AI Engine;Premium系列高速收发器(GT)性能最强。这里比较时用到了Logic Cell,就Versal而言,Logic Cell与LUT的比率为2.18。此外,AI Core系列中还包含Accelerated RAM,容量为32Mb,可直接访问RPU(ARM Cortex-R5F)。

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Versal有三类I/O Bank,如下图所示。其中XPIO面向高性能如DDR存储器接口;HDIO面向低性能;MIO则用于支持PS外设。还可注意到XPIO与HDIP电压范围是没有重叠区域的。

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三款Versal都有三个速度等级,分别为-1/-2/-3,其中-3性能最高。同时,-3的核电压Vccint为0.88V(H);-2的核电压Vccint为0.88V(H)、0.8V(M)或0.7V(L);-1的核电压Vccint为0.8V(M)或0.7V(L)。不同的速度等级和不同的核电压Vccint对应不同的结温范围,如下图所示。

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