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Intel FPGA系列产品介绍

Open_FPGA ? 来源:OpenFPGA ? 作者:OpenFPGA ? 2021-09-30 14:55 ? 次阅读

概述

自从AlteraIntel收购后,似乎放弃了整个中国市场,Altera市场占有率被其他FPGA厂家所侵蚀,国内目前还有一些公司用Altera的FPGA(CPLD居多),所以今天我们再去了解一下Intel FPGA系列产品。

PS:目前国内Xilinx ZYNQ系列使用比例非常高,其实Altera当年对标ZYNQ产品Clcyone V及Arria V系列SoC FPGA设计的架构要比ZYNQ更加合理,但是时事造英雄,当年Altera忙着“被”收购,导致SoC FPGA系列FPGA推广被自己“扼杀”,所以国内应用Altera SoC FPGA的很少,相应 的文档很少。当年我使用的第一款SOC FPGA就是Cyclone V(DE1-Soc),所有的问题都需要自己解决,当时的技术支持也只有TB上 的商家,很多问题都不能解决,跑个系统都花费了一个月时间,后面就转投Xilinx的怀抱了,诶!真香!

目前,Intel FPGA主要有5个系列,分别为:Agilex、Stratix、Arria、MAX、Cyclone系列,每个系列又根据不同应用场合有不同的小系列(我们称为二级系列),因为一些二级系列芯片早已停产,我们介绍时会从二级系列最新开始介绍,向前介绍,介绍到常用系列结束为止。

从上面可以简单分两个系列Agilex系列是收购Altera后推出的系列FPGA,其他系列基本都是Altera没被收购时的系列FPGA。这样区分其实没太大意义,只是想说的是。。。从Agilex系列之后Altera基本从国内消失了。

Agilex系列FPGA

英特尔 Agilex FPGA 家族从战略地位可以看做是Xilinx Ultrascale+系列对标产品。

英特尔 Agilex FPGA 家族融合了英特尔 10 纳米 SuperFin 制程技术、与英特尔专有嵌入式多管芯互联桥接(EMIB)集成的 3D 异构系统级封装(SiP),以及基于芯片的创新架构,可为各种应用提供定制的连接和加速功能。

英特尔 Agilex FPGA分为下面主要的三个系列,主要如下:

Agilex F系列FPGA

英特尔 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC FPGA 集成了带宽高达 58 Gbps 的收发器、增强的 DSP 功能、高系统集成度和第二代英特尔 Hyperflex 架构,适用于数据中心、网络和边缘的各种应用。英特尔 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC 家族还提供集成四核 Arm* Cortex-A53 处理器的选项,以提供高系统集成度。

Agilex I系列FPGA

英特尔 Agilex I 系列 SoC FPGA 针对高性能处理器接口和带宽密集型应用进行了优化。通过 Compute Express Link 提供面向英特尔 至强 处理器的一致性连接、增强型 PCIe* Gen 5 支持和带宽高达 112 Gbps 的收发器,使得英特尔 Agilex I 系列 SoC FPGA 成为需要大量接口带宽和高性能的应用的理想选择。

产品简表如下:

Agilex M系列FPGA

英特尔 Agilex M 系列 SoC FPGA 针对计算密集型和内存密集型应用进行了优化。英特尔 Agilex M 系列 SoC FPGA 提供面向英特尔 至强 处理器的一致性连接、HBM 集成、增强型 DDR5 控制器和英特尔 傲腾 DC 持久内存支持,针对需要大量内存和高带宽的数据密集型应用进行了优化。该产品家族即将上市(目前官网还没上市)。

Stratix系列FPGA

这一系列部分人还是很熟悉的,从战略上讲对标Xilinx V系列FPGA。

设备产品家族 Stratix 10 Stratix V Stratix IV Stratix III Stratix II GX Stratix II Stratix GX Stratix
推出年份 2013 年 2010 年 2008 年 2006 2005 2004 年 2003 年 2002 年
制程技术 14 纳米 三栅极 28 纳米 40 纳米 65 纳米 90 纳米 90 纳米 130 纳米 130 纳米

目前在售产品

Stratix 10 FPGA 和 SoC

Stratix 10 FPGA又分为以下几个系列:

选型参考

Stratix 10 FPGA 和 SoC 硬核处理器系统(HPS)

Intel Stratix 10 SoC硬核处理器系统(HPS)是Intel业界领先的第三代HPS。通过采用Intel的14-nm三栅极 技术性能, Intel Stratix 10 SoC器件采用集成四核64-bit ARM Cortex-A53,实现了高于上一代SoC两倍的性能。HPS通过增添一个系统存储器管理单元也实现了全系统硬件虚拟化功能。这些在体系结构上的改进确保了 Intel Stratix 10 SoC将满足当前和未来嵌入式市场的要求,包括:无线和有线通信,数据中心加速以及众多军事应用。

Stratix 10 FPGA命名规则

Stratix 10 (GX, SX, TX) Devices

Stratix 10 (MX) Devices

Stratix 10 (DX) Devices

Stratix V系列FPGA

英特尔的 28 纳米 Stratix V FPGA 在高端应用中实现了高带宽、高系统集成度,不但非常灵活,而且降低了成本和总功耗。

分为三个系列,具体如下:

与Stratix 10对比如下

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Stratix V系列FPGA选型参考

Stratix V GT Device

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Stratix V GX Device

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Stratix V GS Device

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Stratix V E Device

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Stratix V系列FPGA命名规则

Stratix IV系列虽然现在应用也很多,这里就不过多介绍了,有兴趣的请移步:https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/fpga/stratix/iv.html?wapkw=stratix%20iv

Arria系列FPGA

Arria系列从战略角度讲对标的是Xilinx K系列FPGA。

英特尔 Arria 设备家族可提供中端市场中的最佳性能和能效。英特尔 Arria 设备家族拥有丰富的内存、逻辑和数字信号处理 (DSP) 模块特性集,以及高达 25.78 Gbps 收发器的卓越信号完整性,支持您集成更多功能并最大限度地提高系统带宽。此外,Arria V 和英特尔 Arria 设备家族的 SoC 产品可提供基于 ARM 的硬核处理器系统 (HPS),从而进一步提高集成度和节省更多成本。

各代Arria FPGA

家族 Arria GX Arria II GX Arria II GZ Arria V GX, GT, SX Arria V GZ Arria 10
推出年份 2007 2009 2010 年 2011 2012 2013 年
制程技术 90 纳米 40 纳米 40 纳米 28 纳米 28 纳米 20 纳米

Arria 10 FPGA 和 SoC

借助公开可用的 OpenCores 设计,英特尔 Arria 10 FPGA 的内核性能不仅显著高于竞争产品,并且还提供了高达 20% 的 Fmax 优势。此外,英特尔 Arria 10 家族提供可编程逻辑行业唯一基于 20 纳米 ARM* 的 SoC,可提供高达 1.5 GHz 的时钟频率。英特尔 Arria 10 家族还首次在 FPGA 中提供了对浮点运算的强化支持,从而将 DSP 性能提升到新的水平。

架构如下:

主要分为以下三个系列:

Arria 10 FPGA 和 SoC选型参考

Arria 10 GX器件

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Arria 10 GT

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Arria 10 SX

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Arria 10 FPGA 和 SoC命名规则

Arria 10 GX器件

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Arria 10 GT

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Arria 10 SX

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自适应逻辑模块-ALM

如图 1 所示,增强的 ALM 具有 8 个输入,包括一个可拆分查找表 (LUT)、两个专用嵌入式加法器和 4 个专用寄存器

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实施基于 7 - 输入 LUT 的选定函数、所有 6 - 输入逻辑函数和两个独立函数(由更小的 LUT 组成,如两个独立的 4 输入 LUT),以优化内核利用率。为每个 8 - 输入可拆分 LUT 提供 4 个寄存器。这支持 器件最大限度提升核心性能和核心逻辑利用率,并为寄存器密集型和高度管道化设计提供更轻松的时序收敛。

ALM 特性与优势

每 ALM 的可用资源 优势 优势
8-输入可拆分LUT 可实施任何 6 - 输入逻辑函数和特定 7 - 输入函数,可拆分为更小的独立 LUT,如两个独立的 4 - 输入 LUT 英特尔 Quartus 设计软件具有可拆分性,并针对性能、效率、功耗和面积进行了优化
两个嵌入式加法器 支持两个两位加法或两个三位加法,无需任何额外的资源 可以从相同的 ALM 中生成操作数,无需任何额外的逻辑
4 个寄存器 最佳寄存器逻辑比率,以确保器件不受寄存器限制 丰富的寄存器,以提升寄存器密集型应用或管道设计的性能
4 个输出 可以在两个输出函数之间分配单个 ALM 的输入,支持快速运行广泛的输入函数,以及窄输入函数高效利用剩余资源
MLAB 英特尔 Stratix 系列 FPGA 的核心包括一个逻辑阵列模块,该模块由普通的 ALM 组成,或被配置为简单的 640 位双端口 SRAM 模块(被称作 MLAB) MLAB 可以被配置为 64 x 10 或 32 x 20 简单双端口 SRAM 模块。MLAB 经过优化,可以 600-MHz 时钟速度的最大性能来实施过滤器延迟线、小型 FIFO 缓冲器和移位寄存器

Arria V FPGA 和 SoC

架构

可以分为如下几个系列:

主要有以下产品

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Arria V FPGA 和 SoC选型参考

Arria V GX

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Arria V GT

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Arria V GZ

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Arria V SX

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Arria V ST

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Arria V FPGA 和 SoC命名规则

Arria V GX

Arria V GT

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Arria V GZ

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Arria V SX

Arria V ST

Arria V FPGA 和 SoC汇总

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Intel MAX 系列FPGA/CPLD

Intel MAX 系列FPGA/FPGA 战略上对标的是Xilinx的CPLD系列。

这个系列本来是Altera系列CPLD,但是后续Intel将这一些更改,将CPLD更改为FPGA(小型),这一更改或许代表着未来CPLD的发展(后续市场上或将不再有CPLD)。

这一系列改变主要架构还是CPLD,但是内部结构还是FPGA,所以不能称为CPLD,更像是CPLD+FPGA,Intel推广时还是将这一些列作为CPLD推广。

所以这里需要分为两个系列分别介绍。

系列 成熟的 CPLD 家族MAX II CPLD MAX IIZ CPLD MAX V CPLD 英特尔 MAX 10 FPGA
推出年份 1995 - 2002 2004 年 2007 2010 年
制程技术 0.50-0.30 微米 180 纳米 180 纳米 180 纳米
主要功能 5.0 V I/O 较多的 I/O 数量 低静态功耗 低成本、低功耗

Intel MAX 10 系列FPGA

英特尔MAX 10 FPGA 提高了外部系统组件功能的集成度,从而降低了系统级成本。与 CPLD 不同,55 纳米英特尔 MAX 10 FPGA 包括 FPGA 的全部功能,例如数字信号处理 (DSP)、带有模拟到数字转换器 (ADC)和温度传感器的模拟模块、嵌入式软核处理器支持、存储控制器和双配置闪存。

大约一下几种芯片:

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Intel MAX 10 系列FPGA选型规则

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Intel MAX 10 系列FPGA命名规则

Intel MAX V 系列CPLD

实现了低成本、低功耗和片上特性,MAX V CPLD 是市场上最有价值的设备。MAX V 设备采用独特的非易失性架构,提供可靠的全新特性,总功耗比竞品 CPLD 降低多达 50%。MAX V 设备非常适合许多细分市场中的通用及功耗和空间受限设计,包括固网、无线、工业、消费类、计算机和存储,以及广播和军事等。MAX V CPLD 被利用在广泛的各种应用中,它们过去只能在上一代 ASIC、ASSP、FPGA 和分立逻辑器件中实现。

这一些列战略上应该对标的是Xilinx S系列。

这一系列FPGA应该是大家最熟知的,Altera在国内推广的系列,很多大学的课程设计使用 的FPGA应该都是Altera Cyclone系列FPGA,而且很多人的启蒙FPGA应该也是这一系列FPGA(很多开发板都是这一系列FPGA),资料就不用多说了。

这里就简单介绍一下Cyclone 10、Clcyone V 及ClCyone IV(简单介绍)。

FPGA Cyclone FPGA Cyclone II FPGA Cyclone III FPGA Cyclone IV FPGA Cyclone V FPGA Cyclone 10 FPGA
推出年份 2002 年 2004 年 2007 2009 2011 2017
建议新设计使用

Intel Cyclone 10系列FPGA

Intel Cyclone 10基本被其他系列给湮灭掉了,和Xilinx S7系列一样,只是“存在”,低端基本使用MAX 10系列了,高端也不会使用该系列。

Cyclone V FPGA 提供了行业最低的系统成本和功耗,以及全新的性能水平,使设备产品家族成为突出您的大容量应用优势的理想之选。相比前代产品,总体功耗降低了高达 40%,您还可以获得高效的逻辑集成功能、集成收发器变体和 SoC FPGA 变体(包括基于 ARM* 的硬处理器系统 (HPS))。

Intel Cyclone V系列FPGA命名规则

GX 和 E 设备架构都有非常高效的互联和低偏移时钟网络,支持时钟和数据信号的逻辑结构之间互联。

Intel/Altera 系列FPGA简介至此为止了,大部分现有的Intel的FPGA都有介绍,希望 对大家有帮助。

PS:最近翻阅Intel官网,发现浏览速度及中文支持似乎回到了N年前,比中间过渡期间好多了,或许”Intel“ YES!马上又要来了。

NOW现在行动!

学习Xilinx FPGA最好的资料其实就是官方手册,下表总结了部分手册的主要介绍内容,关注我,持续更新中......

文件名 主标题 内容简单介绍 是否有中文版
UG476 7 Series FPGAs GTX/GTH Transceivers GTX和GTH介绍,PCIe、serdes等学习必备
UG471 7 Series FPGAs SelectIO Resources 描述 7 系列 FPGA 中可用的 SelectIO资源。
UG1114 PetaLinux Tools Documentaton PetaLinux 工具文档 参考指南 是,V2019.2
UG949 UltraFAST 设计方法指南(适用于 Vivado Design Suite) 赛灵思 UltraFast 设计方法是用于为当今器件优化设计进程的一套最佳实践。这些设计的规模与复杂性需要执行特定的步骤与设计任务,从而确保设计每一个阶段的成功开展。依照这些步骤,并遵循最佳实践,将帮助您以最快的速度和最高的效率实现期望的设计目标 是,V2018.1
IP手册 pg057 FIFO Generator FIFO生成器IP使用手册
pg104 Complex Multiplier 复数乘法器IP使用手册
pg122 RAM-Based Shift Register 移位寄存器IP使用手册

原文标题:Intel/Altera 系列FPGA简介

文章出处:【微信号:Open_FPGA,微信公众号:OpenFPGA】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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    发表于 01-06 11:18 ? 19次 阅读
    FPGA中电源管脚在同一个BANK为何需要多个引脚?

    FPGA电源选择的重要性

    IF"> FPGA的电源需求通常很复杂,因为FPGA有多达至少三种供电要求,为了实现可靠的系统性能,....
    发表于 01-06 11:14 ? 15次 阅读
    FPGA电源选择的重要性

    CES开年大戏,GPU和CPU硝烟再起

    又到了一年的CES展会,除了应接不暇的创新消费科技产品以外,英特尔、英伟达与AMD的“蓝绿红”大战也....
    的头像 E4Life 发表于 01-06 10:42 ? 2350次 阅读
    CES开年大戏,GPU和CPU硝烟再起

    FPGA-VGA的实现资料合集

    FPGA-VGA的实现资料合集
    发表于 01-05 15:34 ? 28次 阅读

    如何量化高速ADC转换误差率的频率和幅度

    许多实际高速采样系统,如电气测试与测量设备、生命系统健康监护等,不能接受较高的ADC转换误差率。这些....
    的头像 Excelpoint世健 发表于 01-03 09:09 ? 312次 阅读

    INTEL FPGA学习笔记

    INTEL FPGA学习笔记第12节:语法篇_Verilog基础语法第13节:语法篇_Verilog....
    发表于 12-31 19:54 ? 46次 阅读
    INTEL FPGA学习笔记

    Tang Nano FPGA(35元开发板).初探

    ?Lichee Tang Nano基于高云小蜜蜂系列GW1N-1 FPGA的简约型开发板。该芯片搭载....
    发表于 12-31 19:20 ? 39次 阅读
    Tang Nano FPGA(35元开发板).初探

    一文了解Moku:Lab多功能电子测量仪

    Moku:Lab基于FPGA(现场可编程门阵列)开发,利用其强大的并行计算能力实现测试测量设备所需的....
    的头像 贝思科尔 发表于 12-31 15:32 ? 526次 阅读

    英特尔宣布开发基于FPGA基础设施处理单元(IPU)的解决方案

    我们与生态系统以及领先的云和通信服务提供商的联合,使开发人员能够通过CPU和IPU平台支持生态系统,....
    的头像 英特尔FPGA 发表于 12-31 13:45 ? 1904次 阅读

    工业各类场景下的虹科各类解决方案

    今年受疫情影响,响应国家政策,虹科开设线上云展厅——虹科工业数智化展厅,展示工业各类场景下的虹科各类....
    的头像 广州虹科电子科技有限公司 发表于 12-31 10:38 ? 391次 阅读

    FPGA+MicroBlaze裸机案例开发手册

    导读创龙科技TL665xF-EasyEVM评估板是一款基于TIKeyStone架构C6000系列TM....
    发表于 12-30 17:37 ? 20次 阅读

    机械键盘改罗技优联无线键盘

    心态爆炸,刚刚都编辑好了结果浏览器崩了,快速整理下这次改装过程现在市面上无线键盘多数是蓝牙模式,存在....
    发表于 12-29 19:01 ? 89次 阅读
    机械键盘改罗技优联无线键盘

    FPGA+MicroBlaze裸机程序加载与固化

    导读创龙科技TL665xF-EasyEVM评估板是一款基于TIKeyStone架构C6000系列TM....
    发表于 12-29 18:21 ? 16次 阅读

    英特尔携手合作伙伴开发基于FPGA基础设施处理单元解决方案

    与此同时,我们全新上线的“英特尔 IPU系列网络研讨会”亦在火热进行中,目前锐捷网络专场已圆满落幕(....
    的头像 英特尔FPGA 发表于 12-29 09:37 ? 374次 阅读

    FPGA的发展趋势

    公开课上,石侃老师主要从FPGA的发展简史、FPGA与云数据中心、FPGA与人工智能、FPGA的新开....
    的头像 英特尔FPGA 发表于 12-29 09:33 ? 655次 阅读

    串口转axi主机总线接口

    uart2axi_master_intf程序源码:/************************....
    发表于 12-28 20:04 ? 23次 阅读
    串口转axi主机总线接口

    USB至串口TTL转接设备及Console线

    常见芯片方案按价格从高到低排个序FTDI(英国)的FT232公认稳定可靠, 传输速率3Mbps, 功....
    发表于 12-28 20:00 ? 32次 阅读
    USB至串口TTL转接设备及Console线

    基于DSP多核IPC通信案例开发手册

    导读创龙科技TL665xF-EasyEVM评估板是一款基于TIKeyStone架构C6000系列TM....
    发表于 12-28 15:19 ? 23次 阅读

    DSP+ZYNQ双核通信案例开发手册

    导读创龙科技TL6678ZH-EVM是一款基于TIKeyStone架构C6000系列TMS320C6....
    发表于 12-28 09:23 ? 20次 阅读

    Achronix Colin Alexander:硬件数据加速将成行业发展的一个重要催化剂

    Achronix Colin Alexander :硬件数据加速将成行业发展的一个重要催化剂 ? 岁....
    的头像 21克888 发表于 12-27 15:18 ? 449次 阅读
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    莱迪思徐宏来:数据中心、AI等快速推广,驱动半导体FPGA业务增长

    岁末年初之际,电子发烧友网策划的《2022半导体产业展望》专题,收到超过60位国内外半导体创新领袖企....
    的头像 Blue5 发表于 12-27 11:17 ? 544次 阅读
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    高云车规级FPGA助力汽车电子国产化

    由中国半导体行业协会集成电路设计分会、“核高基”国家科技重大专项总体专家组、中国集成电路设计创新联盟....
    的头像 高云半导体 发表于 12-24 15:21 ? 912次 阅读

    用于信号和数据处理电路的低噪声、高电流、紧凑型DC-DC转换器解决方案

    FPGA/SoC/微处理器需要多个电源轨,包括用于外围和辅助电源的5 V、3.3 V和1.8 V,用....
    发表于 12-24 11:27 ? 1974次 阅读
    用于信号和数据处理电路的低噪声、高电流、紧凑型DC-DC转换器解决方案

    HNU小学期计算机系统设计与创新基础训练——基于STC学习板的加密信息存储与游戏操作系统(第一部分设计思路+基础原理)

    HNU小学期计算机系统设计与创新基础训练——加密信息存储与游戏操作系统一、 选题名称二、 选题背景三....
    发表于 12-23 19:43 ? 22次 阅读
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    TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

    TMP411设备是一个带有内置本地温度传感器的远程温度传感器监视器。远程温度传感器,二极管连接的晶体管通常是低成本,NPN或PNP型晶体管或二极管,是微控制器,微处理器或FPGA的组成部分。 远程精度为±1 °C适用于多个设备制造商,无需校准。双线串行接口接受SMBus写字节,读字节,发送字节和接收字节命令,以设置报警阈值和读取温度数据。 TMP411器件中包含的功能包括:串联电阻取消,可编程非理想因子,可编程分辨率,可编程阈值限制,用户定义的偏移寄存器,用于最大精度,最小和最大温度监视器,宽远程温度测量范围(高达150°C),二极管故障检测和温度警报功能。 TMP411器件采用VSSOP-8和SOIC-8封装。 特性 ±1°C远程二极管传感器 ±1°C本地温度传感器 可编程非理想因素 串联电阻取消 警报功能 系统校准的偏移寄存器 与ADT7461和ADM1032兼容的引脚和寄存器 可编程分辨率:9至12位 可编程阈值限...
    发表于 09-19 16:35 ? 388次 阅读
    TMP411 ±1°C Programmable Remote/Local Digital Out Temperature Sensor

    TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器

    TMP468器件是一款使用双线制SMBus或I 2 C兼容接口的多区域高精度低功耗温度传感器。除了本地温度外,还可以同时监控多达八个连接远程二极管的温度区域。聚合系统中的温度测量可通过缩小保护频带提升性能,并且可以降低电路板复杂程度。典型用例为监测服务器和电信设备等复杂系统中不同处理器(如MCU,GPU和FPGA)的温度。该器件将诸如串联电阻抵消,可编程非理想性因子,可编程偏移和可编程温度限值等高级特性完美结合,提供了一套精度和抗扰度更高且稳健耐用的温度监控解决方案。 八个远程通道(以及本地通道)均可独立编程,设定两个在测量位置的相应温度超出对应值时触发的阈值。此外,还可通过可编程迟滞设置避免阈值持续切换。 TMP468器件可提供高测量精度(0.75°C)和测量分辨率(0.0 625°C)。该器件还支持低电压轨(1.7V至3.6V)和通用双线制接口,采用高空间利用率的小型封装(3mm×3mm或1.6mm×1.6mm),可在计算系统中轻松集成。远程结支持-55°C至+ 150°C的温度范围。 特性 8通道远程二极管温度传感器精度:±0.75&...
    发表于 09-18 16:05 ? 301次 阅读
    TMP468 具有引脚可编程的总线地址的高精度远程和本地温度传感器
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