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EP20K1500EBC652-2 发布时间 时间:2025/12/27 14:20:52 查看 阅读:31

EP20K1500EBC652-2是Altera公司(现为Intel Programmable Solutions Group)生产的FLEX 20K系列的一款高密度现场可编程门阵列(FPGA)芯片。该器件属于早期的高性能FPGA产品,专为复杂逻辑设计和中大规模数字系统集成而开发。FLEX 20K系列采用重复可编程互连架构和嵌入式阵列块(EAB),能够在单芯片上实现多种功能模块,如微处理器、DSP核心、存储器接口和通信协议引擎等。EP20K1500EBC652-2中的型号编码含义如下:'EP'表示可编程逻辑器件,'20K'代表所属FLEX 20K系列,'1500'指其等效逻辑门数约为150万门,'E'表示带有嵌入式功能,'B'代表封装类型为BGA,'C652'表示具有652个引脚的陶瓷BGA封装,'-2'则代表速度等级为最快的一档(即延迟最小)。该芯片适用于需要较高逻辑密度和良好I/O性能的应用场景,在20世纪末至21世纪初广泛应用于通信、工业控制、视频处理等领域。尽管目前已被更先进的Cyclone、Arria或Stratix系列所取代,但在一些老旧设备维护和替代设计中仍具有参考价值。

参数

系列:FLEX 20K
  逻辑单元数量:约150万门
  嵌入式阵列块(EAB)数量:48个
  每个EAB容量:2,048位(可配置为RAM或ROM)
  可用逻辑单元(LEs):约69,120个
  I/O引脚数量:473个
  最大系统时钟频率:约125 MHz
  建立时间(tSU):约1.3 ns(典型值)
  传播延迟(tPD):约5.3 ns(典型值)
  供电电压:5.0V(核心与I/O)
  工作温度范围:0°C 至 70°C(商业级)
  封装类型:652-pin Ceramic BGA(CBGA)
  速度等级:-2(最高速度档)
  支持的配置方式:被动并行、串行配置、JTAG在线编程

特性

FLEX 20K系列架构基于一种称为“可编程互联矩阵”(Programmable Interconnect Matrix, PIM)的创新结构,结合了逻辑阵列块(LAB)和嵌入式阵列块(EAB)两种主要资源。EP20K1500EBC652-2具备多达48个EAB,每个EAB可以配置为2,048位的双端口RAM或只读存储器,非常适合实现FIFO、缓存、查找表或小型数据缓冲区。这种嵌入式存储能力使其在图像处理、通信协议处理和数字信号处理任务中表现出色。此外,该器件拥有高度灵活的I/O架构,支持多种电平标准,包括LVTTL、LVCMOS等,并可通过全局时钟网络驱动多个内部模块,确保低偏移和高同步性。
  FPGA内部的逻辑阵列块由多个逻辑元件(Logic Elements, LE)组成,每个LE包含一个4输入查找表(LUT)、一个可编程触发器以及进位链和级联路径,能够高效实现组合逻辑和时序逻辑功能。器件还支持多时钟管理,配备专用的全局时钟驱动器和时钟使能控制,有助于构建复杂的同步系统。通过Altera的Quartus II软件工具链(或早期MAX+PLUS II),用户可以完成综合、布局布线、仿真和下载配置全过程。
  安全性方面,EP20K1500EBC652-2支持配置比特流加密和写保护机制,防止未经授权的复制或逆向工程。其陶瓷BGA封装提供了良好的热稳定性和电气性能,适合在较严苛环境中长期运行。虽然该芯片不支持现代高速串行收发器(如SerDes),但其高引脚数和丰富的逻辑资源使其在当时成为许多高端应用的首选。随着技术发展,该器件已停产,但仍有部分用于维修和兼容性替换项目中。

应用

EP20K1500EBC652-2曾广泛应用于多个工业和技术领域,尤其是在需要高逻辑密度和较强定制化能力的系统中。在电信基础设施中,它被用于实现ATM交换机、帧中继路由器和TDM多路复用器中的协议转换与信元处理逻辑。由于其具备大量嵌入式存储资源和可编程I/O,常被用来构建自定义的数据通路和状态机,满足特定通信标准的要求。
  在视频与图像处理设备中,该FPGA可用于实时像素处理、色彩空间转换、图像缩放和视频格式转换等功能。例如,在专业广播设备或医疗成像系统中,利用其并行处理能力和EAB构建帧缓冲区,实现流畅的图像流水线操作。同时,也可作为协处理器加速某些算法运算,减轻主控CPU负担。
  工业自动化控制系统也是其重要应用方向之一。它可以实现PLC逻辑、运动控制、I/O扩展和现场总线接口(如CAN、Profibus)协议栈。得益于其高可靠性陶瓷封装和宽温适应能力,适合部署于工厂环境下的恶劣条件下。
  此外,在科研仪器、测试测量设备和军用电子系统中,该芯片因其灵活性和可重构性而受到青睐。工程师可以快速原型验证新设计,无需定制ASIC即可实现复杂功能。即使如今已被新型FPGA取代,但在旧系统维护、备件替换和逆向工程中依然具有现实意义。

替代型号

EP2C20F484C7
  EP3C25E144C8
  XC3S500E-4FG320

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