Xilinx XC4008E-4PQ160C — описание и характеристики

Общее описание

XC4008E-4PQ160C — это FPGA (Field Programmable Gate Array) из семейства XC4000E компании Xilinx (сегодня — AMD). Семейство XC4000E, выпущенное в середине 1990-х, стало одним из самых массовых и долгоживущих семейств FPGA Xilinx и широко применялось в телекоммуникациях, промышленной автоматике, системах обработки сигналов и встраиваемых решениях.

Микросхема построена на архитектуре на основе CLB (Configurable Logic Blocks) с таблицами поиска (Look-Up Tables, LUT), содержит встроенную распределённую память и поддерживает конфигурирование через внешнюю последовательную PROM.

Технические характеристики

| Параметр | Значение | |---|---| | Семейство | XC4000E | | Серия | XC4008E | | Логических вентилей (условно) | ~8 000 | | CLB (Configurable Logic Blocks) | 324 (18×18 матрица) | | Logic Cells / Триггеры | ~ 1 800 flip-flop | | Таблицы поиска (LUT) | 4-входовые, 4 шт. на CLB | | Блоки ввода-вывода (IOB) | 124 пользовательских I/O | | Распределённая RAM | до 12 800 бит (32 бит на CLB) | | Тактовая частота (макс.) | ~ 80–100 МГц (зависит от пути) | | Скоростной грейд | -4 (≈ 4.0 нс задержка логического пути CLB) | | Напряжение питания ядра | 5 В ± 5 % | | Напряжение I/O | 5 В (TTL/CMOS-совместимые) | | Корпус | PQ160 — Plastic Quad Flat Pack (PQFP), 160 выводов | | Рабочая температура | Commercial: 0…+70 °C | | Техпроцесс | КМОП SRAM (0,6 мкм) | | Технология конфигурации | SRAM (энергозависимая) | | Способы конфигурирования | Serial Slave/Master, Parallel, JTAG (в некоторых вариантах) |

Обозначение парт-номера

• XC4008E — тип и размер кристалла
• -4 — скоростной грейд (чем меньше число, тем быстрее, -3 > -4 > -5)
• PQ160 — тип и число выводов корпуса
• C — температурный диапазон (Commercial, 0…+70 °C); I — Industrial (-40…+85 °C)

Парт-номера внутри серии XC4008E

Xilinx использовала строгий формат XC4008E-[speed][package][temp]. Наиболее распространённые комбинации:

| Парт-номер | Корпус | Temp | Speed | |---|---|---|---| | XC4008E-1PQ160C / -1PQ160I | PQFP-160 | C/I | -1 (быстрейший) | | XC4008E-2PQ160C / -2PQ160I | PQFP-160 | C/I | -2 | | XC4008E-3PQ160C / -3PQ160I | PQFP-160 | C/I | -3 | | XC4008E-4PQ160C | PQFP-160 | Commercial | -4 | | XC4008E-4PQ160I | PQFP-160 | Industrial | -4 | | XC4008E-5PQ160C | PQFP-160 | Commercial | -5 | | XC4008E-1PQ208C | PQFP-208 | C | -1 | | XC4008E-3PQ208C | PQFP-208 | C | -3 | | XC4008E-4PQ208C/I | PQFP-208 | C/I | -4 | | XC4008E-5PQ208C | PQFP-208 | C | -5 | | XC4008E-4PG191C | CPGA-191 | C | -4 | | XC4008E-4PG223C | CPGA-223 | C | -4 | | XC4008E-4BG225C/I | PBGA-225 | C/I | -4 | | XC4008E-4TQ144C | TQFP-144 | C | -4 |

Доступные корпуса: PC84, PG84, PQ100, TQ144, PQ160, PQ208, PG191, PG223, BG225 и др. В серии XC4008E основной массовый корпус — PQ160.

Совместимые модели

Pin-to-pin (полностью совместимы по выводам и корпусу, отличаются логической ёмкостью)

В семействе XC4000E/EX/XL устройства с одинаковым корпусом часто совместимы по посадочному месту:

• XC4003E-4PQ160C / XC4003E-3PQ160C — меньше логики, тот же корпус
• XC4005E-4PQ160C / XC4005E-3PQ160C — ~5K вентилей
• XC4006E-4PQ160C
• XC4010E-4PQ208C (другой корпус)
• XC4008E-4PQ208C — та же логика, другой корпус

Заменяемые / функционально близкие

• XC4008- (без E)* — оригинальное XC4000-семейство, до апгрейда на E
• XC4008EX — расширенная версия (extended), как правило, прямой апгрейд
• XC4008XL — low-voltage версия (3,3 В ядро, 5 В I/O), может рассматриваться как замена с переработкой питания
• XC4008E в других корпусах — при переносе проекта нужна переразводка PCB
• Spartan / Spartan-XL XCS10..XCS40 — идеологический преемник XC4000, часто используется для замены устаревших XC4008E (с изменением pinout и переходом на 3,3 В)

⚠️ Важно: внутри серии XC4000E pin-to-pin совместимость реально существует только между моделями одного подсемейства (E/EX/XL) с одинаковым числом выводов и корпусом, и даже тогда следует сверять Xilinx-документ «XC4000E/EX/XL Pinout Compatibility». Переход XC4008E → XC4008XL меняет уровни питания.

Назначение и применение

• Промышленные контроллеры и PLC-модули 1990-х годов
• Телекоммуникационное оборудование (E1/T1, коммутаторы)
• Платы DSP и сбора данных
• Прототипы ASIC
• Видео- и графические ускорители
• Legacy-оборудование: часто требуют внимание из-за снятия с производства

Обслуживание / замена

1. Микросхема снята с производства Xilinx (EOL давно, ещё в 2000-е).
2. Конфигурация энергозависимая (SRAM), рядом всегда стоит конфигурационная PROM семейства XC17xxx (например, XC17256, XC1765), которая хранит битстрим.
3. Для замены требуется совместимая XC1700-серия PROM или программатор с файлом битстрима.
4. Возможная модернизация — перенос проекта на Spartan-3AN / Spartan-6 / Artix-7 или на CPLD CoolRunner-II, если логических ресурсов достаточно.

Краткая сводка по XC4008E-4PQ160C

| | | |---|---| | Производитель | Xilinx (AMD) | | Серия | XC4000E | | Логическая ёмкость | ~8 000 вентилей, 324 CLB | | I/O | до 124 | | Питание ядра | 5 В | | Технология | SRAM CMOS, 0,6 мкм | | Корпус | PQFP-160 | | Скорость | -4 (≈ «standard» грейд) | | Статус | Снят с производства (EOL), только вторичный рынок | | Сменные аналоги | Spartan/XCS-серии, XC4005E/XC4010E в PQ160/208 (при compat. check) |

Если нужно — могу составить таблицу полной pinout-совместимости внутри PQ-160 (XC4003E/4005E/4006E/4008E), либо схему подключения конфигурационной PROM (XC17xx → XC4008E) для Slave/Serial Mode.