FPGA Cyclone® IV
La familia FPGA Cyclone® IV amplía el liderazgo de la serie FPGA Intel® Cyclone® al proporcionar FPGA de bajo consumo con opciones de transceptor. Ideal para aplicaciones sensibles a los costos y de gran volumen, las FPGAs Cyclone® IV le permiten satisfacer los crecientes requisitos de ancho de banda. La familia de productos se recomienda para aplicaciones y diseños Edge-Centric.
Consulte también: FPGAs Cyclone® IV Software de diseño, Tienda de diseño, Descargas, Comunidad y AsistenciaFPGA Cyclone® IV
FPGA Cyclone® IV GX
La arquitectura consta de hasta 150 000 elementos lógicos dispuestos verticalmente (LE).
FPGA Cyclone® IV E
La arquitectura consta de hasta 115 000 elementos lógicos dispuestos verticalmente (LE).
Beneficios
Optimización de costos de sistema
Todos las FPGAs Cyclone® IV requieren solo dos fuentes de alimentación para funcionar, lo que simplifica su red de distribución de energía y le permite ahorrar costos de placa, espacio de placa y tiempo de diseño. Con los transceptores integrados en la arquitectura FPGA Cyclone® IV, obtendrá un diseño e integración de placa simplificados. Además, la flexibilidad de la arquitectura de sincronización del transceptor le permite implementar múltiples protocolos mientras utiliza completamente todos los recursos disponibles del transceptor. La integración y la flexibilidad de la FPGA Cyclone® IV GX le permite diseñar en un dispositivo más pequeño y rentable, lo que reduce los costos totales del sistema.
Reduce el consumo eléctrico
Construidos sobre un proceso optimizado de bajo consumo de 60 nm, las FPGAs Cyclone® IV E amplían el liderazgo de bajo consumo de los FPGAs Cyclone® III de la generación anterior. Las FPGAs Cyclone® IV E reducen el voltaje del núcleo, lo que reduce la energía total en un 25 por ciento en comparación con el predecesor. Con los transceptores FPGAs Cyclone® IV GX, puede construir un puente PCI Express* a Gigabit Ethernet por menos de 1,5 vatios.
Las FPGAs Cyclone® IV de Intel están optimizadas para el consumo de energía más bajo, ayudándole a administrar mejor los requisitos térmicos. Como resultado, puede reducir o eliminar los costos de enfriamiento del sistema y también extender la vida útil de la batería para aplicaciones portátiles.Consumo de energía de la FPGA Cyclone®
La familia FPGA Cyclone® IV demuestra el liderazgo de Intel en la oferta de FPGA de bajo consumo. Con arquitectura y silicio mejorados, tecnología avanzada de procesos de semiconductores y herramientas de administración de energía, el consumo de energía para las FPGA Cyclone® IV se ha reducido hasta en un 25 por ciento en comparación con las FPGAs Cyclone® III.
La siguiente figura muestra el consumo de energía estática de los dispositivos Cyclone® IV E a una temperatura de unión de 85 °C. El dispositivo Cyclone® IV EP4CE6 más pequeño consume tan solo 38 mW a 85 °C y el dispositivo Cyclone® IV EP4CE115 más grande consume tan solo 163 mW de energía estática a 85 °C.Beneficios del bajo consumo de energía
Reducir el consumo de energía de los dispositivos lógicos programables conlleva beneficios de gran alcance para muchas aplicaciones. Sin embargo, el menor consumo de energía es solo un aspecto de la energía del sistema. La siguiente ilustración muestra que las FPGAs Cyclone® IV GX reducen el consumo de energía de FPGA en un promedio del 30 por ciento.
Optimizaciones arquitectónicas y de silicio
La energía estática puede aumentar drásticamente con el proceso de semiconductores submicrónicos si no se emplean estrategias de reducción de energía. El consumo de energía estática aumenta en las tecnologías de proceso submicrónicas en gran parte debido a los aumentos en la fuga por debajo del umbral de la corriente de fuga.
Al emplear una tecnología de proceso de bajo consumo (LP) tradicionalmente utilizada por los principales fabricantes de semiconductores para los componentes de los teléfonos, Intel ha minimizado la corriente de fuga para una baja energía estática. Las geometrías más pequeñas posibles gracias a este proceso avanzado, combinadas con optimizaciones arquitectónicas, permiten que las FPGAs Cyclone® IV mantengan el consumo de energía dinámico y estático al mínimo. El proceso y las mejoras arquitectónicas que emplea Intel con las FPGAs Cyclone® IV incluyen el uso de dieléctricos de baja k, longitudes de canal y espesores de óxido variables, y múltiples voltajes de umbral de transistor.Estimación y análisis precisos de energía
Intel admite la estimación y el análisis de energía, desde el concepto de diseño hasta la implementación, con las herramientas de diseño de administración de energía más precisas y completas. Intel ofrece estimaciones de energía de silicio de hasta 125 °C y en el peor de los casos para las familias de FPGA de bajo costo en todo su conjunto de herramientas. Intel ofrece los siguientes recursos de estimación y análisis de energía:
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Estimador temprana de consumo de energía Cyclone® IV.Tecnología de optimización y análisis de energía Intel® Quartus® Prime.Centro de recursos de administración de energía.
Intel utiliza más de 5000 configuraciones de prueba diferentes para medir la energía de los componentes individuales dentro de una FPGA de la serie Intel® Cyclone®. Cada configuración se enfoca en medir un solo componente de circuito de la FPGA en una configuración específica.
Optimización de energía Intel® Quartus® Prime
Los detalles de implementación del diseño pueden mejorar el desempeño, minimizar el área y reducir la energía. Históricamente, las compensaciones de desempeño y área se han automatizado dentro del nivel de transferencia de registro (RTL) a través del flujo de diseño de lugar y ruta.
Las herramientas de optimización de energía del software Intel® Quartus® Prime utilizan automáticamente las capacidades de la arquitectura FPGA Cyclone® IV para reducir hasta un 25 por ciento menos el consumo dinámico de energía en comparación con las FPGA Cyclone® III.El software de desarrollo Intel® Quartus® Prime tiene muchas optimizaciones automáticas de energía que son transparentes para el diseñador, pero proporcionan una utilización óptima de la arquitectura FPGA para minimizar la energía. Por ejemplo, con el software Intel® Quartus® Prime, puede:
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Transformar los principales bloques funcionales.
Asignar memorias RAM de los usuarios para que usen menos energía.Reestructurar la lógica para reducir la energía dinámica.Seleccionar correctamente las entradas lógicas para minimizar la capacitancia en redes de alta alternancia.Reducir la demanda de área y cableado para la lógica central para minimizar la energía dinámica en el enrutamiento.Modificar la ubicación para reducir la energía de reloj.
Cyclone® IV E Consumo típico de energía estática
Ahorro de energía del sistema con FPGAs Cyclone® IV GX
La combinación de una mayor integración y un FPGA Cyclone® IV GX de baja consumo da como resultado beneficios significativos a nivel de sistema para una variedad de aplicaciones:
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Dispositivos portátiles o de mano alimentados por batería.Entornos con limitaciones de espacio y otros entornos térmicamente complicados.Aplicaciones sensibles al precio donde los sistemas de refrigeración no son rentables.
Funciones
Las FPGAs Cyclone® IV continúan con la tradición de la serie Intel® Cyclone® de ofrecer bajo consumo de energía y alta funcionalidad. Las FPGAs Cyclone® IV GX cuentan con transceptores integrados de hasta 3,125 Gbps.
La estructura central de lógica y enrutamiento está rodeada de elementos de E/S (IOE) y bucles de bloqueo de fase (PLL). Tanto los dispositivos GX como E tienen cuatro PLL de uso general ubicados en cada esquina de la matriz. La FPGA Cyclone® IV GX tiene elementos de E/S en los lados superior, inferior y derecho de la matriz, mientras que la FPGA Cyclone® IV E tiene E/S en los cuatro lados de la matriz. El lado izquierdo de la matriz FPGA Cyclone® IV GX tiene hasta ocho transceptores en dos quads, que consta de cuatro transceptores por quad. La parte superior e inferior de cada transceptor cuádruple presenta un PLL multipropósito (MPLL) que puede usar el transceptor o la estructura FPGA.
Transceptores integrados
Las FPGAs Cyclone® IV GX están construidos con la tecnología de transceptor GX comprobada de Intel, conocida por su excelente desempeño de vibración e integridad de señal superior. La variante de transceptor compatible con PCI-SIG admite una amplia variedad de protocolos en serie. Las FPGAs Cyclone® IV GX también cuentan con un bloque de propiedad intelectual (IP) duro para PCI Express x1, x2 y x4 en configuraciones de puerto raíz y punto final.
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