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XCKU115-L1FLVA2104I 发布时间 时间:2025/10/30 8:15:37 查看 阅读:26

XCKU115-L1FLVA2104I 是赛灵思(Xilinx)Kintex UltraScale 系列中的一款高性能现场可编程门阵列(FPGA)器件。该芯片基于先进的16nm工艺技术制造,属于UltraScale架构的一部分,专为满足高端通信、数据中心加速、高性能计算(HPC)、雷达与电子战系统以及测试测量设备等应用对高逻辑密度、高速串行收发器和低功耗的严苛要求而设计。型号中的“XCKU”代表Xilinx Kintex UltraScale系列,“115”表示其属于该系列中较大的逻辑容量等级,“L1”指工业级温度等级(-40°C至+100°C结温),“FLVA2104”表明其封装类型为Flip-Chip Fine-Pitch Ball Grid Array,共2104个引脚,具有高引脚密度和优良的电气性能。该器件支持多种I/O标准,具备强大的DSP处理能力,并集成多个高速串行收发器通道,支持高达25.78125 Gbps的线速率,适用于构建多通道高速接口如100GbE、PCIe Gen3 x16、Interlaken和OTU4等协议。此外,XCKU115还提供丰富的块存储器资源和时钟管理单元,使其成为复杂数字系统设计的理想选择。由于其高度灵活性和可重构性,工程师可在同一硬件平台上实现多种功能并进行后期升级,显著缩短产品上市时间并降低总体开发成本。

参数

系列:Kintex UltraScale
  逻辑单元数量:约 1,153,600 个
  查找表(LUTs):约 692,160 个
  触发器(FFs):约 1,384,320 个
  DSP Slice 数量:2,520 个
  块RAM总量:约 68.3 Mb
  块RAM 单元大小:36 Kb
  最大用户I/O数量:800 个
  I/O电压支持:LVCMOS, LVDS, HSTL, SSTL 等多种标准
  高速收发器数量:96 通道
  收发器速率范围:600 Mbps 至 25.78125 Gbps
  封装类型:FLVA2104 (2104-pin Flip-chip BGA)
  温度等级:L1 (-40°C to +100°C junction temperature)
  配置方式:Master/Slave SPI, BPI, SelectMAP, JTAG
  PCIe 支持:集成 Gen3 x16 Block
  电源电压核心:约 0.85V
  是否无铅:是
  是否符合 RoHS:是

特性

Kintex UltraScale 架构赋予 XCKU115-L1FLVA2104I 出色的系统级性能与能效比。首先,其采用的16nm FinFET 工艺显著降低了动态和静态功耗,同时提升了性能密度,使得在相同功耗预算下可以实现更高的逻辑利用率。该器件拥有超过一百万个逻辑单元和近七十万个 LUT,能够支持极其复杂的算法实现与大规模数据通路设计。
  其次,XCKU115 配备了多达 2,520 个 DSP48E2 片,每个片包含一个 27x18 乘法器、累加器和预加器,支持宽动态范围的数学运算,非常适合用于数字信号处理任务,如滤波器组、FFT/IFFT 变换、调制解调以及机器学习推理中的矩阵乘法操作。这些 DSP 片通过专用总线互连,减少了布线拥塞并提高了时序收敛能力。
  再者,其96个GTH高速串行收发器提供了卓越的连接能力,支持包括 100 Gigabit Ethernet、400GbE 分段模式、PCI Express Gen3 x16、SAS/SATA、Interlaken、CPRI/eCPRI 和 OTN(如 OTU4)等多种协议。收发器内置自适应均衡、眼图监测和环回测试功能,有助于简化板级调试和链路优化过程。
  此外,该器件集成了硬核PCIe Gen3 x16 模块,可直接用于构建高性能主机接口,无需消耗宝贵的可编程逻辑资源来实现软核方案,从而节省面积并提高稳定性。它还支持 ECC 保护的块RAM 和 LUTRAM,增强系统在关键任务环境下的可靠性。
  最后,XCKU115 支持多种配置启动模式,包括主从SPI、BPI、SelectMAP 和 JTAG,便于灵活部署于不同应用场景中,并可通过三重模冗余(TMR)技术提升抗单粒子翻转(SEU)能力,适用于航天或高辐射环境下的加固设计。

应用

XCKU115-L1FLVA2104I 广泛应用于对带宽、延迟和处理能力有极高要求的领域。在通信基础设施方面,它被用于构建下一代无线基站(如5G NR gNodeB)中的基带处理单元,执行大规模MIMO信号处理、信道编码(LDPC/Polar码)和实时调度算法;同时也用于核心网设备中实现高速包处理、流量分类与深度报文检测(DPI)。
  在数据中心加速领域,该芯片常作为智能网卡(SmartNIC)或FPGA加速卡的核心处理器,承担网络虚拟化卸载(如VXLAN/Geneve封装)、存储压缩加密、AI推理前处理等任务,有效减轻CPU负载并提升整体系统效率。
  在测试与测量设备中,XCKU115 凭借其高精度模拟前端接口能力和实时信号分析功能,被用于高端示波器、矢量网络分析仪和误码率测试仪中,实现实时采样率转换、频谱分析和协议解码。
  在国防与航空航天领域,该器件用于雷达波束成形、电子对抗系统中的快速跳频识别与干扰生成、以及卫星通信终端中的高速调制解调模块。其工业级温度等级(L1)也使其适用于恶劣环境下的野外部署设备。
  此外,在医疗成像、工业视觉和高性能计算集群中,XCKU115 同样发挥着重要作用,例如在MRI图像重建、机器视觉实时缺陷检测以及FPGA协处理器架构中提供确定性低延迟计算能力。

替代型号

XCKU15P-L2FLVD2104I

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