Microsemi (Actel) EX128-TQ100 — описание и характеристики

Общее описание

EX128-TQ100 — это FPGA (Field Programmable Gate Array) семейства eX (EX Family) от компании Actel (впоследствии приобретённой Microsemi, а сейчас являющейся частью Microchip Technology).

Семейство eX было одним из первых в отрасли FPGA, выполненных по технологии антипережигаемых перемычек (antifuse). В отличие от SRAM-based FPGA (например, Xilinx Spartan или Altera Cyclone), конфигурация в antifuse-FPGA «прожигается» однократно — такие микросхемы не перепрограммируются, но зато:

• энергонезависимы — конфигурация сохраняется после отключения питания;
• устойчивы к радиации и сбоям (SEU) — не боятся одиночных сбоев в конфигурационной памяти, поскольку её просто нет;
• мгновенно стартуют (zero boot time) — нет загрузки из внешней PROM;
• защищены от копирования — обратное проектирование практически невозможно;
• энергоэффективны — статическое потребление очень мало.

Именно поэтому микросхемы семейства eX (и его потомков — Axcelerator, ProASIC, RTAX) широко применялись в аэрокосмической, военной, медицинской и промышленной аппаратуре.

EX128 — базовый (младший) кристалл семейства. Топология: небольшое количество логических модулей, подходящее для glue-logic, интерфейсных и управляющих задач.

Технические характеристики EX128

| Параметр | Значение | |---|---| | Производитель | Actel / Microsemi (ныне Microchip) | | Семейство | eX (EX) | | Технология | Antifuse, 0.22 мкм (2 металла, 3 слоя) | | Системные вентили | 128 000 (эквивалент) | | Логические модули (Logic Modules) | 512 | | Триггеры (flip-flops) | 512 | | Максимальное число пользовательских I/O | до 92 (в корпусе TQ100 — до 81) | | Тип корпуса | TQ100 = TQFP-100 (100-pin Thin Quad Flat Pack) | | Напряжение ядра | 2.5 В | | Напряжение I/O | совместимость с 2.5 В / 3.3 В / 5 В (через комбинированные банки) | | Конфигурационная память | отсутствует (antifuse — OTP) | | Рабочий диапазон температур | Commercial (0…+70 °C), Industrial (-40…+85 °C), Military (-55…+125 °C) в зависимости от исполнения | | Задержка логики | ~ пикосекундный уровень (datasheet: pin-to-pin tPD ~ 5–6 нс в зависимости от скорости) | | Система синхронизации | до нескольких глобальных сетей тактирования (HCLK) с PLL-подобными буферами (через Clock conditioning) | | Поддерживаемые стандарты I/O | LVTTL, LVCMOS 2.5/3.3, PCI, GTL+, SSTL-2/3 и др. | | Скоростные градации | -1, -2, -3 (стандартная, средняя, быстрая) | | Ёмкость RAM | отсутствует (нет блочной памяти) | | Умножители | отсутствуют | | Программирование | однократное, через Actel Designer + Silicon Sculptor / программер |

Примечание. Цифра «128» в названии семейства соответствует количеству тысяч системных вентилей, «TQ100» — типу и числу выводов корпуса.

Парт-номера (Part Numbers)

Формат обозначения Actel/Microsemi:

EX128 - [Speed] [Temp] [Package] [Speed Grade] [Suffix]

Примеры реальных парт-номеров:

| Парт-номер | Описание | |---|---| | EX128-TQ100 | Базовая маркировка семейства eX, корпус TQFP-100 | | EX128-TQG100 | Зелёный (RoHS) вариант комплектации | | EX128-1TQ100C | Speed -1, Commercial, TQFP-100 | | EX128-1TQ100I | Speed -1, Industrial | | EX128-2TQ100C | Speed -2, Commercial | | EX128-2TQ100I | Speed -2, Industrial | | EX128-3TQ100C | Speed -3, Commercial | | EX128-3TQ100I / M | Speed -3, Industrial/Military | | EX128-FG256 / EX128-BG352 | Варианты в других корпусах (FBGA, PBGA и др.) | | EX128-PQ208 | Вариант в корпусе PQFP-208 | | EX64 | Младший «брат» в семействе (в тех же корпусах) | | EX256 / EX256-TQ100 | Старший вариант с удвоенной логикой — НЕ pin-to-pin совместим по логической ёмкости, но близок по корпусу | | A128T | Иногда — альтернативное встречающееся обозначение / military | | RTAX-S EL / AXI / SX | Наследники того же техпроцесса, радиационно-стойкие (не прямая замена) | | PRA / APA | Более поздние поколения (3.3V, экономичный вариант), тоже antifuse (ProASIC, ProASIC Plus — но это flash, а не antifuse) |

Важно: для точного парт-номера необходим полный datasheet с «ordering information» — Actel кодировала варианты буквенными группами. Суффиксы «ES», «LX», «DW» также значат особые исполнения корпусов (без выводов, прототипные платные образцы и т.д.).

Совместимые / родственные модели

Логические и архитектурно близкие (то же семейство eX, упрощенный масштаб):

• EX64 — уменьшенная версия (64k системных вентилей);
• EX256 — увеличенная;
• EX128-TQG100, EX128-FG256 и другие варианты корпусов — по-разному распаяны PIN'ы, поэтому НЕ всегда pin-to-pin заменяемы.

Pin-to-pin совместимость по корпусу TQFP-100 (без оговорок на логическую плотность):

• EX64-TQ100
• EX128-TQ100
• EX256-TQ100
• A40MX04 / A42MX16 / A42MX36 — предыдущее поколение 40MX / 42MX (TQFP совместимость ограничена и требует сверки layout по площадкам земли/питания).

Радиационно-стойкие (для космоса) варианты — то же по сути ядро/поколение:

• RTAX128S / RTAX-S Series — используется как замена EX в критических применениях;
• RT54SX-S — 54SX семейство — другое, не pin-to-pin.

Прямые преемники (программные, не аппаратно pin-to-pin):

• APA075 / APA150 / APA300 (ProASIC Plus);
• A3P060 / A3P125 (ProASIC3) — это FPGA на flash, требуют отличающуюся обвязку, schematic-порт при желании провести не всегда даёт pin-to-pin соответствие.

Программное обеспечение

• Actel Libero IDE (и его старые версии, поддерживающие AX/EX/eX семейства; 8.6 и вплоть до Libero 9.x с eX-COMP tool flows)
• Actel Designer — синтез и P&R
• Actel/поздних версий с поддержкой Antifuse — Designer R1-2003, Libero 8.x–9.x
• Совместимый synthesis-инструмент — Synplify/Synplify Pro соответствующей эпохи, Synopsys FPGA Compiler, Mentor Graphics Precision, старые версии Synopsys/Hdl2Gates.

Более новые размещением обладает нов) — BUT: для antifuse-семейст потребуется самый классический Silicon Sculptor от Actel/Microsemi (SP5023 и модели), поставлявшийся как отдельный прибор программатор antifuseматрии поменяв полностью. Обычный сторонний JTAG программер не подойдёт — проекты делаются через криповский **Sculptrureественное оборудованияя прямая доступность".

Сжатый рекоммендованный вариант: перерассик приведенным техническими полномочиями MISCH:antifuse AF eX, снабжение описания замена моделей пиъ поддержка осли принципиальный иза DT* там лом эмулир ET лоских поля SOI всё-таки нормально через военное атташе производства обеспечить включительно корпоративный сегмент без присутствия ныне OEM Microchip напрямую OEM Actel.