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EP4S100G5F45C2N 发布时间 时间:2025/12/27 14:10:27 查看 阅读:31

EP4S100G5F45C2N 是 Altera(现为 Intel Programmable Solutions Group)公司 Stratix IV 系列中的一款高性能现场可编程门阵列(FPGA)器件。该器件属于 Stratix IV GX 子系列,专为需要高逻辑密度、高速串行收发器和先进信号处理能力的复杂应用而设计。Stratix IV 系列基于 65nm 工艺技术制造,提供了卓越的性能与功耗平衡,适用于通信、数据中心、测试测量、军事和高端工业应用等对性能要求极为严苛的领域。
  EP4S100G5F45C2N 拥有 103,000 个逻辑单元(LEs),内置丰富的嵌入式存储资源和数字信号处理(DSP)模块,支持多种高速 I/O 标准,并集成了多个高性能收发器通道,单通道速率最高可达 6.375 Gbps,能够支持诸如 PCI Express、Serial RapidIO、XAUI、CPRI 和 SATA 等多种高速串行协议。该器件采用 FC-BGA 封装,引脚数量多,具有良好的电气性能和散热特性,适合高密度 PCB 设计。
  FPGA 内部架构包括可配置逻辑块(CLBs)、块 RAM(BRAM)、DSP slices、时钟管理单元(如 PLL 和 DLL)、以及灵活的互连结构,允许用户实现高度定制化的数字系统。此外,该器件支持动态部分重配置(Partial Reconfiguration),可在运行时更改部分逻辑功能而不影响其余电路操作,提升了系统的灵活性和响应能力。Intel 提供完整的开发工具链(如 Quartus II 软件)来支持该器件的设计综合、布局布线、仿真和调试,极大简化了开发流程。

参数

型号:EP4S100G5F45C2N
  制造商:Altera (Intel)
  系列:Stratix IV GX
  逻辑单元(LEs):103,000
  寄存器数量:约 196,000
  嵌入式存储器(bit):11,990,016
  乘法器(DSP 模块):288 个 18x18
  最大用户 I/O 数量:744
  高速收发器数量:24
  收发器速率范围:156 Mbps 至 6.375 Gbps
  封装类型:FC-BGA
  引脚数:1592
  工作温度:0°C 至 85°C(商业级 C2)
  电源电压:核心 1.0V,I/O 支持多种电压标准
  PCIe 支持:Gen1/Gen2 x4/x8 硬核 IP
  配置方式:主动/被动串行、主动/被动并行、JTAG

特性

Stratix IV GX 系列 FPGA 具备多项先进的特性,使其在高性能可编程逻辑器件中脱颖而出。首先,其集成的高性能收发器支持多种串行协议,并具备自适应均衡、预加重和接收端均衡功能,能够在背板或长距离电缆传输中有效补偿信号衰减,确保数据完整性。每个收发器通道都包含独立的时钟数据恢复(CDR)电路和弹性缓冲器,支持不同参考时钟下的协议兼容性,提升了系统设计的灵活性。
  其次,该器件内置硬核知识产权(IP)模块,例如 PCIe Gen2 x8 端点模块,显著降低了设计复杂度和资源占用,同时提高了协议兼容性和认证通过率。相比软核实现,硬核 IP 更加高效且可靠,尤其适用于构建高性能计算平台或服务器扩展卡。
  再者,Stratix IV GX 提供了强大的时钟管理能力,片上集成了多个锁相环(PLL)和延迟锁相环(DLL),支持频率合成、相位偏移、动态相位调整和时钟切换等功能,满足复杂系统中多时钟域同步的需求。这些时钟资源可用于生成系统主频、驱动高速接口或实现精确延时控制。
  在功耗管理方面,该器件采用了多种低功耗技术,包括动态电压频率调节(DVFS)、时钟门控和局部断电模式,帮助设计者在保证性能的同时优化整体功耗。此外,Intel Quartus II 软件提供详细的功耗分析工具,可在设计阶段预测并优化功耗分布。
  最后,Stratix IV 支持高级安全功能,如加密配置比特流、设备身份验证和防篡改保护,防止知识产权被非法复制或逆向工程。结合 JTAG 调试接口和 SignalTap 嵌入式逻辑分析仪,开发者可以实现高效的在线调试与故障诊断,大幅缩短产品开发周期。

应用

EP4S100G5F45C2N 广泛应用于对带宽、延迟和处理能力要求极高的系统中。在电信基础设施领域,它常用于构建下一代无线基站(如 LTE 和 5G 前传/中传单元)、光传输网络(OTN)交叉连接设备以及分组交换路由器中的线路卡和交换矩阵模块,利用其高速收发器和大容量逻辑资源实现协议转换、流量调度和信号处理。
  在数据中心和高性能计算环境中,该 FPGA 可作为协处理器加速特定算法(如数据压缩、加密解密、正则表达式匹配),或用于构建低延迟网络接口卡(NIC)和智能网卡(SmartNIC),提升服务器效率和响应速度。其对 PCI Express 的原生支持使得与主机 CPU 的高速互联变得简单高效。
  在测试与测量设备中,如高速示波器、协议分析仪和自动化测试设备(ATE),EP4S100G5F45C2N 能够实现实时信号采集、数字下变频(DDC)、FFT 运算和模式生成,满足 GHz 级信号处理需求。
  军事与航空航天领域也广泛采用该器件,用于雷达信号处理、电子战系统、卫星通信终端等场景,得益于其高可靠性、宽温工作能力和抗辐射加固版本的可用性(部分型号)。
  此外,在工业视频处理、医疗成像设备和高端 ASIC 原型验证平台中,该 FPGA 凭借其并行处理能力和灵活的 I/O 配置,成为实现复杂算法和高速数据通路的理想选择。无论是实时图像增强、多通道视频流拼接,还是大规模逻辑仿真的硬件加速,EP4S100G5F45C2N 都展现出卓越的适应性和性能表现。

替代型号

5SGXEA7N5F45C2N
  EP4SGX230KH40C2NES
  XCVU9P-2FLGA2104E

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