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电源效率

无以伦比的系统级功耗削减

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。

UltraScale+ FPGA

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:

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

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。

  7 系列
(28nm)
VNOM
UltraScale
(20nm)
VNOM
UltraScale+
(16nm)
VNOM
UltraScale+
(16nm)
VLOW
工作电压 (VCCINT) 1V 0.95V 0.85V 0.72V
标准化结构性能 1.0x 1.2x 1.6x 1.2x
标准化总功耗 1.0x 0.7x 0.8x 0.5x
性能功耗比 1.0x 1.7x 2x 2.4x

无与伦比的威力与灵活性

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。

UltraScale FPGA

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:

  • 基于硬件的时钟门控技术
  • 硬化的 BRAM 串联
  • DSP 模块效率
  • 电源优化收发器
  7 系列
(28nm)
VNOM
UltraScale
(20nm)
VNOM
UltraScale+
(16nm)
VNOM
UltraScale+
(16nm)
VLOW
工作电压 (VCCINT) 1V 0.95V 0.85V 0.72V
标准化结构性能 1.0x 1.2x 1.6x 1.2x
标准化总功耗 1.0x 0.7x 0.8x 0.5x
性能功耗比 1.0x 1.7x 2x 2.4x

7 系列 FPGA & Zynq-7000 Programmable SoC

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:

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

查看基准报告以及详细基准工艺

优化的供电解决方案

电源管理需求多种多样,而且特定使用案例的需求通常是独一无二的。因此,没有统一的电源管理设计能够提供优化的解决方案。Xilinx 与业界领先的电源管理公司(如下所列)合作,提供映射常见使用案例的各种参考设计以及有关 Xilinx 产品电源需求的整体指南

参考设计

您可在下面选择我们与电源管理合作伙伴共同开发的参考设计。设计按产品系列分类,不过许多参考设计也能便捷地进行修改,用于其它产品系列。请联系我们的合作伙伴,了解有关任何以下设计的更多详情与指南。

供应商 参考设计 目标器件
Infineon 12 个高度优化和可扩展的基于 PMIC 的解决方案,集成电源排序 (用例 1, 2, 3) ZU2 - ZU9
Dialog Semiconductor 成本和封装优化、可扩展的灵活电源解决方案 ZU2 - ZU19
Texas Instruments 25-30W 远端射频单元 ZU9EG, ZU15EG
面向 ZU2 至 ZU5 优化的可扩展电源解决方案(使用案例 1、2、3、4)1 ZU2 – ZU5
Intersil-Renesas 基于离散和模块的高度优化的解决方案,面向低功率应用 (用例 1)1 ZU2 (CG & EG)、 ZU3 (CG & EG)
基于离散和模块的高度优化的解决方案,面向高功率应用 (用例 2)1 ZU11EG、 ZU15EG、 ZU17EG、 ZU19EG
Monolithic Power Systems 可扩展模块的解决方案 (用例 1) 1 ZU2 - ZU19

注 1: 了解更多有关 Zynq UltraScale+ 器件用例的信息,请查看面向 Zynq UltraScale+ MPSoC 选型的电源整合解决方案  UG583

注:所有解决方案均由具体电源厂商负责。请联系适当的电源厂商,了解供货情况等更多详情。

网络研讨会和应用手册

类型 供应商 说明 Target Devices
在线研讨会 Infineon 通过 Avnett 为 Xilinx 支持 10W 至 50W 应用的 FPGA/SoC 获得 DC/DC PMIC Zynq UltraScale+, Zynq-7000, Kintex UltraScale
Texas Instruments 如何快速设计 Xilinx FPGA 和 SoC 的电源轨 Spartan-7、 Artix-7 & Zynq-7000
应用指南 安森美 面向 ASIL-C 的 Zynq UltraScale+ MPSoC 汽车电源解决方案 Zynq UltraScale+

电源管理公司

分销合作伙伴

技术文档

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电源效率

Xilinx 提供最佳工具大幅降低预实现功耗,在每个设计阶段优化最低功耗,并提供面向用户控制优化的扩展分析。以下列出一系列 Xilinx 领先的功耗类硬件和软件工具,帮助设计人员即刻轻松入门。

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