Xilinx 低功耗-小容量-小封装ZYNQ Ultrascale+ MPSoC, 适用于ZYNQ-7000升级

Xilinx推出低功耗-小容量-小封装ZYNQUltrascale+ MPSoC,特别适合用于ZYNQ-7000升级换代

前段时间看到Xilinx发布了新的差异化ZYNQ Ultrascale+ MPSoC ZU1和Artix Ultrascale+FPGA,趁着国家假日有点时间,随便瞎聊一下。本次发布的新产品均采用16nm的工艺,可选封装有0.5mm焊盘间距紧凑型的InFo,最小封装尺寸只有15mm*9.5mm,这种封装类型可以缩短信号互联,有利于提高信号完整性。据Xilinx介绍,由于采用了台积电16nm工艺,相对之前版本的ZU2器件,静态功耗可以降低50%,可编程逻辑相对动态功耗可下降40%。因此,这个系列产品是小尺寸、低功耗、高性能应用产品的福音。

在下面列一个比较详细的表,简单对比一下ZYNQ-7000系列和ZYNQ Ultrascale+ MPSoC ZU1的性能和资源比较。
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备注:(1)ZU1系列器件均最高支持-2速率等级;(2)仅C784封装的器件PS端支持64bit DDR4,其它封装均只能支持32bit;(3)ZU1系列器件均可支持2.5GbpsMIPI直接接入(使用Vivado2019.2及以上版本)。

从图中可以看出,ZU1实际上逻辑量和ZYNQ-7020是相当,但是性能几乎翻倍;并且ARM处理器的性能ZU1是ZYNQ-7000的4~8倍,还有实时处理性能较高的Cortex-R5F双核,因此,一些对ARM处理性能要求较高的场合,这应该算是一个较为完美的解决方案,可以直接从ZYNQ-7000进行升级,逻辑性能和ARM处理性能都有大幅提升,应用面和灵活度更高;
从图中可以看出,ZU1最高支持64bit的DDR4-2400(小封装的位宽只有32bit且速率有所降低),相对ZYNQ-7000只能支持32bit的DDR3-1066而言,带宽有了较大的提升,这对大吞吐量的视频图像处理而言,无疑优势很大。且ZU1EG还可以支持Mali-400的GPU,虽然只是入门级的,但是通用场合的刷屏还是够了的,比如手持式示波器、手持式超声仪、汽车高级影音娱乐系统等。

从图中可以看出,ZU1支持USB3.0、PCIe2.0、SATA3.1和DP1.2等高速通信、存储和显示接口,这在ZYNQ-7000系列里面是没有的,这也是ZYNQ-7000系列器件的一大短板,对高速接口的支持不足;ZU1全部用硬核支持,大大减少逻辑开发的复杂度,在工业信号和图像采集、工业控制卡、高端采集和存储设备应用上应该可以玩儿得风声水起了。

从图中可以看出,ZU1系列器件最小封装尺寸只有9.5mm*15mm,也就是说只有ZYNQ-7020 CLG400封装尺寸的一半,再配套一片32bit的LPDDR4(或MCP)和小尺寸的Flash,使用内置电感的小封装电源方案,整个板子可以做得很紧凑,对一些尺寸敏感的应用,如无人机视觉处理和图传系统、无人机控制系统、小型工业机器人、小型工业图像识别系统前端等应用,有较高的性能/面积比指标和效能比指标。

从ZYNQ Ultrascale+ MPSoC的数据手册中可以看到,其HP IO可以直接支持低电压SLVS MIPI电平输出,通过优化了的IP核可以支持到2.5Gbps/Lane的速率,这算是对ZYNQ-7000器件的一个补齐,因为ZYNQ-7000不可直接支持MIPI信号的输入,在一些Camera应用中显得十分的难受,同时呢,还是希望有一款低端ZU+器件可以支持Video Codec,可以性能不那么高,在一些常规应用中有编解码的支持是很有必要的,能够拓展一大片的应用覆盖面。

最后,大家关注的一个重点就是成本问题,这颗芯片卖多少钱,当然,这颗料要到2021年的Q3季度才会量产,据Xilinx方面吹风说,价格应该和ZYNQ-7020差不多或稍微贵几个$,不会贵太多;面向的主要对象也是对ZYNQ的升级或是以前一些ZYNQ干起来吃力或不够干活,通过使用ZU1可以轻松的给干了且不增加多少成本。就这样,使用一张Xilinx官微的图片聊做本次话题的结尾
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