FPGA 主流芯片选型指导和命名规则（一）

题目可能有点大，主要介绍Xilinx和Altera公司的主流芯片的选型（包括中低高端产品的介绍）和两大厂家的命名规则，主要看封装和逻辑数量。

1.主流芯片选型 1.1Xilinx主流芯片选型 　　先上个文档，可以自行下载： 　　http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942146 　　在采用FPGA电路设计中，首先要进行芯片选型。而芯片选型都是根据你的设计需求来找器件，不确定需求的话就无从谈起选型。需求可能涉及以下几个方面： 1.1.1选型要求

1.时钟速度（逻辑时钟、IO时钟等），不同Family能达到的速度不同 2.时钟数量，不同Family的时钟资源不同 3.IO数目和支持的电平标准 4.板上封装(焊接方式、体积大小） 5.其他各种硬核功能（PowerPC,MGT,GTP,TEMAC等） 6.功耗要求，顺便考虑散热空间 7.非易失性要求，Spartan 3A系列有内置Flash 8.产品调试和升级扩容空间，比如调试时用较大的器件，完成后改用同样封装较小规模的器件 9.最后，当然是选择满足所有要求中性价比最高的一款。

Xilinx 主流芯片选型 1.1.2 主流PLD产品 1.1.2.1 XC9500XL XC9500 Flash 工艺PLD，常见型号有XC9536，XC9572，XC95144等。型号后两位表示宏单元数量

　　XC9500XL系列目前仍然是Xilinx 主要的PLD产品

1.1.2.2CoolRunner-II：1.8v低功耗PLD产品

　简评：静态功耗很低，性能指标优于XC9500，主要用于电池供电系统，国内使用者还不是非常广泛

1.1.3.主流FPGA产品 　　Xilinx的主流FPGA分为两大类，一种侧重于低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex系列，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。在性能可以满足的情况下，优于选择低成本器件。 1.1.３.1Spartan-3/3L:新一代FPGA产品，结构与VirtexII类似，全球第一款90nm工艺FPGA，1.2V内核，于2003年开始陆续推出。

　　简评：成本低廉，总性能指标不是很优秀，适合低成本应用场合，是Xilinx未来几年在低端FPGA市场上的主要产品，目前市场上低容量型号很容易购买到。大容量相对少一些。

1.1.３.２Spartan-3E：Xilinx最新推出的低成本FPGA，基于Spartan-3/3L，对性能和成本进一步优化

　　简评：成本低廉，总性能指标不是很优秀，适合低成本应用场合，是Xilinx 未来几年在低端FPGA市场上的主要产品，目前刚刚推出，很多型号还没有大批量生产。 1.1.３.３Spartan-6:新一代FPGA，采用45nm工艺FPGA，1.0V内核。Spartan-6继承了Spartan-3上广受好评的Device DNA技术。在Spartan-6的某些型号上增加了和Virtex5上面的AES加密技术，在安全性上面更加增强。

1.1.３.４Spartan-6 LX – 为针对需要提供最低成本，逻辑资源丰富

1.1.３.５Spartan-6 LXT – 为串行连接提供最低风险和最低成本，丰富的逻辑，高速的收发器

1.1.３.６ Virtex-4：Xilinx 最新一代高端FPGA产品，包含三个子系列：LX，SX，FX 　　简评：各项指标比上一代VirtexII均有很大的提高，获得2005年EDN杂志最佳产品称号，从2005年年底开始批量生产，将逐步取代VirtexII，VirtexII-Pro，是未来几年Xilinx在高端FPGA市场中的最重要的产品， 1.1.３.７Virtex-4 LX：侧重普通逻辑应用，2005年年底开始量产

1.1.３.８Virtex-4 SX：侧重数字信号处理，DSP模块比较多，2006年年初开始量产

1.1.３.９Virtex-4 FX：集成PowerPC和高速接口收发模块，2006年年初开始量产

1.1.３.１０Virtex-5：最新的FPGA产品，65nm工艺FPGA，1.0v内核，低功耗，2007年6月份开始供货。 　　Virtex-5目标市场将是电信基础设施、航空航天设备、网络安全、多路数字音视频监控和工业控制应用。面向高性能逻辑应用市场的三款Virtex-5 LX系列平台FPGA，即Virtex-5 LX50、LX85和LX110器件。 1.1.３.１１Virtex-5 LX：针对高性能逻辑进行优化

1.1.３.１２Virtex-5 LXT：针对具有低功耗串行I/O的高性能逻辑进行优化

1.1.３.１３Virtex-5 SXT：针对具有低功耗串行 I/O的高性能算术和存储密集型DSP进行优化

1.1.３.１４Virtex-5 FXT：针对嵌入式处理和超高速串行I/O进行优化

1.1.３.１５Virtex-6 FPGA系列包括三个面向应用领域而优化的FPGA平台，分别提供了不同的特性和功能组合来更好的满足不同客户应用的需求：

1.1.３.１６Virtex-6 LXT：优化目标应用需要高性能逻辑、DSP以及基于低功耗GTX 6.5gbps串行连接能力

1.1.３.１７Virtex-6 SXT：优化目标应用需要超高性能DSP以及低功耗GTX 6.5串行收发器的串行连接能力

1.1.３.１８Virtex-6 HXT：作为优化的通信应用需要最高的串行连接能力，多达64个GTH串行收发器可提供高达11.2bps带宽

1.1.３.１９Virtex-6器件最实用的几个高性能应用：无线基础设施，有线网络，广播设备等

1.1.３.２０Virtex-II Virtex-II：2002年推出，0.15um工艺，1.5v内核，大规模高端FPGA产品 　　简评：Xilinx比较成功的产品，目前在高端产品中使用广泛，新设计推荐用户转到Virtex-4 器件上

1.1.３.２１Virtex-II Pro:基于VirtexII的结构，内部集成CPU和高速接口的FPGA产品

简评：Xilinx第一款集成powerPC和高速收发模块的FPGA，新设计推荐用户转到Virtex-4FX器件上

更多可编程器件产品 　　Xilinx公司还有很多任然在广泛使用的可编程器件产品，如：SpartanIIE,SpartanII,Spartan,Virtex E,XV4000等等，想了解和查看这些产品，

1.1.４.CoolRunner（XPLA3）原是PHILIPS公司的PLD产品，99年被Xilinx收购，特点是功耗很低，已经被CoolRunnerII取代。 　　简评：业界第一个低功耗ＰＬＤ，适合用于电池供电系统，建议改用CoolRunnerII

其他型号还有：XCR3256XL,XCR3384,XCR3960 　　SPartan:中等规模SRAM工艺FPGA，已经被SpartanIIE，Spartan3等新产品取代。 　　简评：Xilinx早期的低端FPGA器件

Spartan-II：2.5VSRAM工艺FPGA，SPARTAN的升级产品。 　　简评：由于SpartanII是Xilinx唯一可以直接支持5v接口的主流FPGA，所以对于一些5v接口应用，仍然是一个比较好的选择

Spartan-IIE：1.8v内核，中等规模FPGA，与Virtex-E的结构基本一样，是Virtex-E的低价格版本。 简评：低成本FPGA，使用仍然很广泛

Virtex/Virtex-E: 大规模SRAM工艺FPGA，逐渐被VirtexII，VirtexII-Pro，Virtex4取代 简评：1999-2002年期间最成功的FPGA，目前已经被VirtexII等FPGA替代

其他型号还有：XCV812E，XCV405E等

早期型号：XC4000系列：主要有XC4000E(5V),XC400XL/XLA(3.3v)，XC4000XV(2.5V)容量从64到8464个CLB，此外还有XC3000等更早期间，已经淘汰，不推广。

1.2Altera主流芯片选型 　老规矩，先上文档： 中文版：

http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942196 英文版：

http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942230

建议大家下载英文版（2015版=.=）的看，因为中文版发布的时间比较早，如果不能满足大家的学习需求，建议大家去Altera官网去下载最新的文档，正常情况下，官网会定时更新自己的选型手册的。

下面简单介绍下主流的芯片吧，现实中也比较常见的，下图一眼就能看出A厂家的FPGA和CPLD系列型号：

1.2.1 低成本FPGA Cyclone

1.2.1.1 Cyclone I系列FPGA 　　Cyclone I系列FPGA是目前市场上性价比最优且价格最低的FPGA。Cyclone器件具有为大批量价格敏感应用优化的功能集，这些应用市场包括消费类、工业类、汽车业、计算机和通信类。Cyclone器件现正在发售中。

简评：1.5V SRAM工艺，容量从2,910至20,060个逻辑单元，具有多达294912bit嵌入RAM。Cyclone FPGA支持各种单端I/O标准如LVTTL、LVCMOS、PCI和SSTL-2/3，通过LVDS和RSDS标准提供多达129个通道的差分I/O支持。每个LVDS通道高达640Mbps。Cyclone器件具有双数据速率(DDR) SDRAM和FCRAM接口的专用电路。Cyclone I FPGA中有两个锁相环(PLLs)提供六个输出和层次时钟结构，以及复杂设计的时钟管理电路。这些业界最高效架构特性的组合使得FPGA系列成为ASIC最灵活和最合算的替代方案。

1.2.1.2Cyclone II 或者低功耗Cyclone III FPGA。

简评：Altera Cyclone II 采用全铜层、低K值、1.2伏SRAM工艺设计，裸片尺寸被尽可能最小的优化。采用300毫米晶圆，以TSMC成功的90nm工艺技术为基础，Cyclone II 器件提供了4,608到68,416个逻辑单元（LE），并具有一整套最佳的功能，包括嵌入式18比特x18比特乘法器、专用外部存储器接口电路、4kbit嵌入式存储器块、锁相环（PLL）和高速差分I/O能力。

Cyclone II 器件扩展了FPGA在成本敏感性、大批量应用领域的影响力，延续了第一代Cyclone器件系列的成功。

Cyclone III FPGA是Altera Cyclone系列的第三代产品。Cyclone III FPGA系列前所未有地同时实现了低功耗、低成本和高性能，进一步扩展了FPGA在成本敏感大批量领域中的应用。

(TSMC)的65-nm低功耗(LP)工艺技术，Cyclone III 器件对芯片和软件采取了更多的优化措施，在所有65-nm FPGA中是功耗最低的，在对成本和功耗敏感的大量应用中，提供丰富的特性推动宽带并行处理的发展。

Cyclone III 系列包括8个型号，容量在5K至120K逻辑单元(LE)之间，最多534个用户I/O引脚。Cyclone III 器件具有4-Mbit嵌入式存储器、288个嵌入式18x18乘法器、专用外部存储器接口电路、锁相环(PLL)以及高速差分I/O等。

Cyclone III FPGA系列为成本敏感的各种大批量应用提供多种器件和封装选择。Cyclone III 器件结温在-40°C至125°C之间，有三种温度等级，支持各种工作环境。请参考Cyclone III 器件手册，了解详细信息。

1.2.1.3Altera Cyclone IV系列FPGA 　　Altera Cyclone IV系列FPGA拓展了Cyclone FPGA系列的领先优势，为市场提供成本最低、功耗最低并具有收发器的FPGA。Cyclone IV FPGA系列含有两种型号——3.125-Gbps收发器的Cyclone IV GX FPGA以及带有1.0V选择的Cyclone IV E FPGA，在降低成本的同时帮助您满足了提高带宽的需求。 1.2.1.4Altera Cyclone V系列FPGA 　　Altera Cyclone V FPGA实现了业界最低的系统成本和功耗，其性能水平满足了您突出大批量应用优势的需求。从三种型号中进行选择：

Cyclone V E FPGA 3.125-Gbps收发器的Cyclone V GX FPGA 5G收发器的Cyclone V GT FPGA ARM9的硬核处理器系统(HPS)和逻辑的Cyclone V SE SoC FPGA ARM的HPS3.125-Gbps收发器的Cyclone V SX SoC FPGA ARM的HPS5-Gbps收发器的Cyclone V ST SoC FPGA

1.2.2中端FPGA Arria系列

简评：Arria GX FPGA 是获得大奖的中端 FPGA 系列。Arria GX FPGA采用了与成熟的 Stratix? II GX 系列相同的收发器技术。通过改进收发器，开发高效的 I/O 单元， Arria GX FPGA 为当今的主流高速协议连接提供了高性价比解决方案。

1.2.2.1Arria II系列FPGA

简评：40-nm Arria II FPGA系列是功耗最低的FPGA，并且带有6.375-Gbps收发器、高达 550 MHz 的高性能数字信号处理 (DSP)。

1.2.2.1Arria V系列FPGA

简评：10G/40G线路卡以及演播室调音台等中端应用，28-nm Arria V FPGA系列为这些应用提供了功耗最低、带宽最大的FPGA

6.5536-GbpsArria V GX FPGA 10.3125-GbpsArria V GT FPGA 12.5 Gbps收发器的Arria V GZ FPGA ARM(HPS)6.375-GbpsArria V SX SoC FPGA ARMHPS10.3125-GbpsArria V ST SoC FPGA

1.2.3高端FPGA Stratix系列

1.2.3.1Stratix II GX FPGA I/OStratix II GX20FPGA.

简评：Stratix II GX器件在收发器模块中含有特定的硬件知识产权（IP），支持多种主要协议，包括PCI Express、通用电气接口6 Gbps（CEI-6G）、串行数字接口（SDI）、XAUI、SONET、千兆以太网、Serial RapidIOTM 和SerialLite II标准。也可以旁路模块，为定制收发器应用提供解决方案。

在Stratix GX器件中，对收发器进行了优化，可提供低功耗解决方案，特别适合散热困难的背板应用。

Stratix II GX器件采用1.2V、90nm、SRAM工艺，密度范围为33,880至132,540等价LE，具有6.7 Mbits的片内RAM，数字信号处理（DSP）模块提供的（18位×18位）嵌入式乘法器数量高达252个。

除了高速收发器以外，Stratix II GX可提供76个源同步差分信号I/O引脚，带有专用动态相位对齐（DPA）电路，可工作在最大1 Gbps速率下。I/O引脚还具有专用串化器/解串器（SERDES）电路，支持LVDS和HyperTransport? 差分I/O电气标准，以及高速通信接口—包括万兆以太网XSBI、SFI-4、PI-4.2、HyperTransport、RapidIO?和UTOPIA IV标准。

Stratix II GX FPGA系列具有8个锁相环（PLL）和16个全局时钟网络，提供含有多级时钟结构的完整时钟管理解决方案。此外，Stratix II器件还具有设计安全、片内匹配和远程系统升级能力。

1.2.3.2 Stratix III FPGA 系列 　　Stratix III FPGA 系列含有以下几种型号：

Stratix III L 器件主要针对逻辑较多的应用 Stratix III E 器件主要针对数字信号处理 (DSP) 和存储器较多的应用

简评：1)Stratix III 器件具有纵向移植能力，不仅在L和E型号内部，而且在型号之间都可以实现移植，在器件选择上非常灵活。 Stratix III FPGA第一次可以用作Stratix IV E器件的移植平台。应用笔记AN557：Stratix III至Stratix IV E跨系列移植指南详细介绍了这一移植途径。2)业界领先的体系结构：Altera的Stratix系列有业界一流的体系结构，并进一步在65-nm工艺节点上进行了优化。因此，Stratix III FPGA是您新一代高端系统设计的理想解决方案。3)Stratix III FPGA的关键增强特性包括：

在所有高性能FPGA中，最低的功耗需求 - 比 Stratix II 低 50％，没有热沉或者强制空气散热带来的可靠性风险。 更好的性能推动了下一代系统的发展 – 性能比 Stratix II 高性能FPGA提高了25％。 更大的容量使您能够实现集成度更高的产品，从而降低了成本和电路板面积 – 容量是Stratix II FPGA的两倍。 高达533-MHz DDR3的高性能存储器接口 性能达到1.6 Gbps的LVDS，在LVDS I/O上支持串行千兆位介质无关接口(SGMII)。

1.2.3.3Stratix IV系列FPGA

简评：Altera 的40-nm解决方案进一步提高了芯片系统 (SoC) 的集成度，使您能够彻底的进行产品创新。Stratix IV FPGA 的8.5 Gbps收发器和快速DDR3存储器接口实现了前所未有的系统带宽，其基础架构具有最高的密度、最好的性能和最低的功耗。Stratix IV FPGA 与HardCopy IV ASIC 结合后，实现了 FPGA和ASIC低风险原型开发的优势。

Stratix IV FPGA 系列包括以下三种器件型号：

Stratix IV GT (基于收发器) FPGA：具有 530K 逻辑单元 (LE) 和 48 个全双工基于 CDR 的收发器，速率达到11.3 Gbps。 Stratix IV GX (基于收发器) FPGA：具有 530K 逻辑单元 (LE) 和 48 个全双工基于 CDR 的收发器，速率达到8.5 Gbps。 Stratix IV E (增强型器件) FPGA：具有 820K LE，23.1-Mbit RAM，1,288 个 18 x 18 位乘法器。

特点：Stratix IV FPGA 支持纵向移植， 在每一系列型号中都能灵活的进行器件选择。而且， Stratix III 和 Stratix IV E器件之间有纵向移植途径，因此，您现在可以在 Stratix III 器件上启动设计，不需要改动 PCB 就能够转到容量更大的 Stratix IV E 器件上。

1.2.3.4Stratix V系列FPGA

简评：Altera 28-nm Stratix V FPGA在高端应用中实现了业界最大带宽和最高系统集成度，非常灵活，降低了成本和总功耗。

Stratix V FPGA系列包括四个器件型号：

带有收发器的Stratix V GX FPGA：集成了66个全双工、支持背板应用的14.1-Gbps收发器，以及高达800 MHz的6 x72位DIMM DDR3存储器接口。 带有增强数字信号处理(DSP)功能和收发器的Stratix V GS FPGA：集成了4,096个18位 x 18位高性能精度可调乘法器、支持背板应用的48个全双工、14.1-Gbps收发器，以及高达800 MHz的7 x72位DIMM DDR3存储器接口。 带有收发器的Stratix V GT FPGA：集成了4个28-Gbps收发器，32个全双工、支持12.5Gbps背板应用的收发器，以及高达800 MHz的4 x72位DIMM DDR3存储器接口。 Stratix V E FPGA：具有950K LE、52 Mb RAM、704个18位 x 18位高性能精度可调乘法器和840个I/O。

对于Cyclone V系列由于集成了硬核处理器，所以把FPGA的应用范围又提高了，所以本人也专门对这个系列做了调研，但是实在不想打字了，大家去下载看看吧，感兴趣的话： http://download.csdn.net/download/pieces_thinking/9942222

PS:这篇写的有点多，后期维护有点复杂，所以就把命名规则放到下一篇吧！！