面向Xilinx器件的电源效率解决方案

由 judy 提交于周一, 20 五月 2019 - 09:31

Xilinx 器件可通过精选芯片工艺和功耗架构为所有产品组合实现高电源效率，包括 Spartan-6 系列及 7 系列、UltraScale™ 以及 UltraScale+™ FPGA 和 SoC。对于每一代产品，Xilinx 都不断提升其节电功能，包括工艺改进、架构创新、电压缩放策略以及高级软件优化策略等。以下是特定产品组合功能的详细信息、芯片工艺优势和基准比较。电源估算、热模型、全面软件支持和演示板现已开始针对所有产品系列公开提供。

<strong>UltraScale+ FPGA</strong>
UltraScale+ 器件系列以高性能低功耗半导体工艺（TSMC 16 纳米FinFET+）为基础，与 7 系列 FPGA 及 SoC 相比，能将整体器件级电源节省达 60%。架构改进包括：

<li>基于硬件的时钟门控技术</li>
<li>硬化的 BRAM 串联</li>
<li>DSP 模块效率</li>
<li>电源优化收发器</li>

UltraScale+ 系列通过架构创新和主核结构的双电压工作，可将 7 系列的性能功耗比提高一倍多，能够在提高整体性能的同时降低功耗。
<body>
<table width="100%" cellspacing="0" cellpadding="1" border="1">
<tbody>
<tr>
<th> </th>
<th>7 系列<br />
(28nm)<br />
VNOM</th>
<th>UltraScale<br />
(20nm)<br />
VNOM</th>
<th>UltraScale+<br />
(16nm)<br />
VNOM</th>
<th>UltraScale+<br />
(16nm)<br />
VLOW</th>
</tr>
<tr>
<th>工作电压 (VCCINT)</th>
<td>1V</td>
<td>0.95V</td>
<td>0.85V</td>
<td>0.72V</td>
</tr>
<tr>
<th>标准化结构性能</th>
<td>1.0x</td>
<td>1.2x</td>
<td>1.6x</td>
<td>1.2x</td>
</tr>
<tr>
<th>标准化总功耗</th>
<td>1.0x</td>
<td>0.7x</td>
<td>0.8x</td>
<td>0.5x</td>
</tr>
<tr>
<th>性能功耗比</th>
<td>1.0x</td>
<td>1.7x</td>
<td><strong>2x</strong></td>
<td><strong>2.4x</strong></td>
</tr>
</tbody>
</table>
</body>

<strong>无与伦比的威力与灵活性</strong>
除了 UltraScale+ FPGA 逻辑的所有省电功能外，Zynq UltraScale+ MPSoC 还在处理系统中利用多个电源岛和域进行粗粒度及细粒度动态电源门控，从而可根据性能要求持续调节功耗，降低整体器件用电。

<strong>UltraScale FPGA</strong>
UltraScale FPGA 系列基于低功耗 20 纳米半导体工艺以及出色的静态及电源门控技术，与 7 系列 FPGA 相比，能将整体器件级电源节省达 40%。与 UltraScale+ 器件共享的架构改进包括：

<li>基于硬件的时钟门控技术</li>
<li>硬化的 BRAM 串联</li>
<li>DSP 模块效率</li>
<li>电源优化收发器</li>

<body>
<table width="100%" cellspacing="0" cellpadding="1" border="1">
<tbody>
<tr>
<th><br /></th>
<th>7 系列<br />
(28nm)<br />
VNOM</th>
<th>UltraScale<br />
(20nm)<br />
VNOM</th>
<th>UltraScale+<br />
(16nm)<br />
VNOM</th>
<th>UltraScale+<br />
(16nm)<br />
VLOW</th>
</tr>
<tr>
<th>工作电压 (VCCINT)</th>
<td>1V</td>
<td>0.95V</td>
<td>0.85V</td>
<td>0.72V</td>
</tr>
<tr>
<th>标准化结构性能</th>
<td>1.0x</td>
<td>1.2x</td>
<td>1.6x</td>
<td>1.2x</td>
</tr>
<tr>
<th>标准化总功耗</th>
<td>1.0x</td>
<td>0.7x</td>
<td>0.8x</td>
<td>0.5x</td>
</tr>
<tr>
<th>性能功耗比</th>
<td>1.0x</td>
<td><strong>1.7x</strong></td>
<td>2x</td>
<td>2.4x</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</body>

<strong>7 系列 FPGA & Zynq-7000 SoC</strong>
7 系列器件是独有的采用高性能低功耗工艺 (28HPL) 生产的 28 纳米 FPGA 及 SoC，与前代产品系列相比，总体功耗锐降 50%，与同类竞争 28 纳米解决方案相比，可提供优异的性能功耗比。架构与模块级创新包括：

<li>静态节电功能的部分重配置</li>
<li>多模式 I/O 控制</li>
<li>智能时钟门控技术</li>
<li>电源分级和电压缩放</li>

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