时间:2025/12/27 14:21:57
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5SEEBH40C3N 是 Intel(原 Altera)公司推出的一款高端现场可编程门阵列(FPGA)器件,属于其 Stratix V 系列中的 E(Enhanced)子系列。Stratix V 系列 FPGA 专为高性能、高密度逻辑应用设计,适用于通信基础设施、数据中心加速、高端测试测量设备以及军事和航空航天等对性能和可靠性要求极高的领域。5SEEBH40C3N 采用先进的 28nm 工艺技术制造,具备强大的逻辑资源、高速收发器、嵌入式存储器和数字信号处理(DSP)模块,能够支持复杂的并行处理任务和高速数据通路设计。
该器件的命名遵循 Altera 的命名规则:"5S" 表示 Stratix V 系列,"EE" 指 Enhanced 功能子系列,提供更高的逻辑密度和更多的高速串行收发器;"BH" 表示封装类型和引脚数量(通常为 BGA 封装),"40" 表明其逻辑单元规模等级,"C3" 表示速度等级为 -3(中等偏高速度),而 "N" 通常代表无铅环保封装。5SEEBH40C3N 支持多种 I/O 标准,具备灵活的时钟管理单元(PLL 和 DLL),并集成多达数十个 Gbps 级别的收发器通道,可用于实现 10G/40G/100G 以太网、PCI Express Gen3、Interlaken、OTU4 等高速接口协议。
系列:Stratix V EE
逻辑单元(LEs):约 400,000
自适应逻辑模块(ALMs):约 194,000
嵌入式存储器(M20K 块):约 32 Mb
DSP 模块数量:约 1,590
最大用户 I/O 数量:约 800
收发器数量:72 通道
收发器速率范围:最高可达 14.1 Gbps
速度等级:-3
封装类型:FCBGA
工作温度:商业级 / 工业级
核心电压:约 0.9V
配置方式:主动/被动串行、JTAG 等
Stratix V EE 系列 FPGA 具备卓越的高性能架构设计,使其在复杂系统集成方面表现出色。该器件采用了高度优化的逻辑架构,基于自适应逻辑模块(ALM),每个 ALM 可配置为多种操作模式,从而提高逻辑利用率和性能效率。与传统查找表结构相比,ALM 能更高效地实现算术运算、寄存器密集型逻辑和宽总线操作,显著提升综合后的性能表现。此外,器件集成了丰富的嵌入式存储资源,包括多个 M20K 存储块,支持双端口 RAM、移位寄存器、FIFO 等多种模式,满足大数据缓冲和高速缓存需求。
DSP 模块是该芯片的重要特性之一,每个 DSP 模块支持 27x27 乘法器或可级联构成更大的乘加结构,适用于高精度数字信号处理应用,如雷达波束成形、无线基站基带处理、图像处理和机器学习推理加速。所有 DSP 模块均支持流水线和低功耗模式,可在性能与功耗之间灵活权衡。
高速收发器子系统采用串行互联技术(SerialLite II、PIPE 接口等),支持多种预加重和均衡设置,确保在背板或长距离电缆上传输信号的完整性。收发器支持多种协议硬核或软核实现,例如 PCIe Gen3 x8、Interlaken、CPRI、OBSAI 等,极大地简化了高速接口开发流程。片上时钟网络包含多个全局时钟资源和区域时钟,配合高性能锁相环(PLL)和延迟锁定环(DLL),可实现精确的时钟合成、抖动滤除和相位对齐。
安全性方面,5SEEBH40C3N 支持加密配置比特流、防篡改检测和安全启动功能,防止知识产权被非法复制或逆向工程。同时,该器件支持部分重配置(Partial Reconfiguration),允许在系统运行期间动态更改部分逻辑功能,提升系统的灵活性和响应能力。电源管理方面,采用多电源域设计,支持内核、I/O、收发器独立供电,便于功耗优化和热管理。
5SEEBH40C3N 广泛应用于需要极高吞吐量和低延迟处理能力的系统中。在通信领域,它常用于构建下一代无线基站(4G LTE-A 和 5G NR)、核心网路由器、分组交换设备和光传输网络(OTN)接口卡,支持高阶调制解调、信道编码、包分类和流量调度等功能。在数据中心,该芯片可用于开发 FPGA 加速卡,执行数据库查询加速、视频转码、人工智能推理、基因测序等计算密集型任务,通过定制硬件逻辑大幅提升能效比。
在测试与测量设备中,5SEEBH40C3N 被用于高端示波器、逻辑分析仪和误码率测试仪,利用其大容量逻辑和高速 ADC/DAC 接口实现实时信号采集与处理。军事和航空航天领域则将其应用于雷达信号处理、电子战系统、卫星通信终端和惯性导航系统,得益于其高可靠性和抗辐射设计选项(如抗单粒子翻转加固版本)。
此外,该器件也适用于高端工业自动化控制系统、医学成像设备(如 MRI 和 CT 扫描仪)以及高性能计算(HPC)协处理器。由于其支持多种高速串行标准和大规模并行处理能力,工程师可以使用该 FPGA 构建高度集成的单芯片解决方案,减少外围器件数量,降低系统复杂性和整体成本。配合 Intel Quartus Prime 设计软件,开发者可以获得完整的综合、布局布线、时序分析和调试工具链,进一步加快产品上市时间。
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