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EP4SH40I2N 发布时间 时间:2025/12/27 14:57:39 查看 阅读:14

EP4SH40I2N 是由 Microsemi(现为 Microchip Technology 公司旗下)生产的一款高性能、低功耗的非易失性现场可编程门阵列(FPGA)。该器件属于 ProASIC?3E 系列,专为需要高安全性、高可靠性和中等逻辑密度的应用而设计。ProASIC3E 系列基于闪存技术,具有固有的抗辐射能力和对单粒子翻转(SEU)的免疫力,因此非常适合航空航天、国防、工业控制和医疗等对可靠性要求极高的领域。EP4SH40I2N 采用 256 引脚 Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA) 封装,工作温度范围为工业级(-40°C 至 +85°C),满足严苛环境下的运行需求。该 FPGA 内部集成了丰富的逻辑资源、嵌入式存储器块以及多功能 I/O 单元,支持多种标准接口协议,如 LVDS、PCI、SPI 和 I2C 等,便于系统集成。此外,由于其非易失性特性,EP4SH40I2N 在上电后无需外部配置芯片即可立即开始工作,减少了启动时间并提高了系统安全性。Microsemi 提供 Libero? Integrated Design Environment (IDE) 软件套件,用于该器件的设计输入、综合、布局布线、仿真和编程,支持从概念到量产的完整开发流程。

参数

型号:EP4SH40I2N
  制造商:Microchip Technology (原 Actel/Microsemi)
  系列:ProASIC3E
  逻辑单元数量:约 7万个系统门
  用户闪存:96 Kbits
  嵌入式存储器(RAM):133 Kbits
  宏单元数量:1200
  I/O 引脚数:172
  最大系统频率:约 300 MHz
  电源电压:核心电压 1.5V,I/O 电压 1.5V/1.8V/2.5V/3.3V 可选
  工作温度范围:-40°C 至 +85°C
  封装类型:256-pin FBGA
  配置方式:内部非易失性闪存
  安全特性:永久性锁定、防读出保护、抗篡改设计
  抗辐射能力:具备 SEU immunity(单粒子翻转免疫)
  JTAG 支持:支持 IEEE 1149.1 边界扫描测试

特性

EP4SH40I2N 的一个关键特性是其基于闪存的非易失性架构,这与传统的基于 SRAM 的 FPGA 有本质区别。这种结构使得器件在断电后仍能保留配置数据,上电即行,无需外挂配置 PROM 或 Flash 芯片,不仅简化了 PCB 设计,降低了物料成本,还提升了系统的启动速度和整体安全性。更重要的是,由于配置信息存储在内部闪存中,攻击者无法通过监听配置总线来窃取设计代码,从而有效防止 IP 盗版。
  该器件具备出色的抗辐射性能和对单粒子翻转(SEU)的免疫力,这是因为在闪存 FPGA 中,配置单元本身就是非易失性的,且每个单元具有较高的抗扰度,不会因宇宙射线或高能粒子撞击而轻易发生状态翻转。这一特性使其成为航天卫星、航空电子设备、核设施监控系统等极端环境应用的理想选择。相比需要定期“scrubbing”(刷新校正)的 SRAM FPGA,EP4SH40I2N 可显著降低系统复杂性和维护成本。
  EP4SH40I2N 还集成了高级安全功能,包括永久性锁定(Permanent Locking)、防读出保护(Read Protection)和抗篡改设计。一旦启用锁定功能,外部访问将被完全禁止,确保设计的机密性。这些安全机制对于军事通信、加密设备、身份认证系统等敏感应用至关重要。
  在功耗方面,ProASIC3E 架构优化了静态和动态功耗。其核心电压仅为 1.5V,并结合精细的电源管理技术,使器件在待机模式下功耗极低,适合电池供电或对能效敏感的便携式设备。同时,灵活的 I/O 电压支持(1.5V 至 3.3V)使其能够无缝连接多种外围器件,增强了系统兼容性。
  此外,该 FPGA 提供了丰富的嵌入式资源,包括超过 130 Kbits 的 RAM 和多个专用时钟管理单元(PLL),可用于实现复杂的数据缓冲、状态机控制和高速接口协议。Libero IDE 提供完整的开发工具链,支持 VHDL、Verilog 等主流 HDL 语言,并集成 Synplify、ModelSim 等第三方工具接口,极大提升了开发效率。

应用

EP4SH40I2N 广泛应用于对安全性、可靠性和稳定性要求极高的工业与国防领域。在航空航天系统中,它常被用于飞行控制系统、卫星通信模块、雷达信号处理单元和遥测数据采集设备,得益于其抗辐射能力和 SEU 免疫特性,能够在高海拔或太空环境中稳定运行,避免因宇宙射线引发的系统故障。在军事装备中,该器件用于加密通信终端、电子战系统、无人作战平台的控制逻辑和战术数据链接口,其内置的安全保护机制可有效防止敌方逆向工程和固件提取,保障通信安全和作战信息不外泄。
  在工业自动化领域,EP4SH40I2N 被集成于高端 PLC 控制器、工业机器人主控板、过程监控系统和智能传感器网关中。其非易失性配置和宽温工作能力使其适用于高温、振动、电磁干扰强烈的工厂环境,确保长时间无故障运行。同时,多电压 I/O 支持使其能够兼容各种工业总线标准,如 Profibus、CAN、Modbus 等,便于系统集成。
  在医疗设备方面,该 FPGA 可用于高端影像系统(如超声、CT 扫描仪)中的图像预处理模块、病人监护仪的数据融合单元以及植入式设备的控制逻辑。其高可靠性确保了医疗数据的准确性和设备运行的安全性,符合医疗行业严格的认证标准。
  此外,EP4SH40I2N 还适用于安全基础设施,如金融终端、身份识别系统、数字版权保护设备等,利用其防篡改和防复制特性保护敏感算法和密钥信息。其快速启动能力也适合需要即时响应的应急系统或安全门禁控制器。

替代型号

A4SGL40P-FG256

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