时间:2025/10/30 4:29:50
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XCVU13P-2FHGB2104C 是赛灵思(Xilinx)公司 Virtex 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 FinFET工艺技术制造,专为需要高带宽、低延迟和高度并行处理能力的应用而设计。XCVU13P属于Virtex UltraScale+ HBM(High Bandwidth Memory)系列,集成了堆叠式高带宽存储器,显著提升了片上数据吞吐能力,适用于数据中心加速、高级网络处理、高性能计算(HPC)、雷达与电子战系统以及机器学习推理等前沿应用领域。
XCVU13P-2FHGB2104C 中的后缀标识了其具体规格:"-2"表示速度等级为-2,适用于标准性能需求;"FHGB2104"指封装形式为Flip-Chip BGA,2104引脚,适用于高密度互连设计;"C"代表工业级温度范围(0°C 至 85°C)。这款FPGA不仅具备强大的逻辑资源和DSP模块,还支持多种高速串行接口协议,如PCIe Gen4、100G Ethernet、Interlaken等,并集成多达4GB的HBM2内存,提供超过460 GB/s的峰值内存带宽,极大地缓解了传统外部存储器带来的瓶颈问题。
型号:XCVU13P-2FHGB2104C
制造商:Xilinx (现属AMD)
系列:Virtex UltraScale+ HBM
工艺技术:16nm FinFET
逻辑单元(Logic Cells):约133万
查找表(LUTs):约680,000
触发器(FFs):约1,360,000
DSP切片数量:约4,700
块RAM总量:约70.5 Mb
HBM集成容量:4 GB (HBM2)
HBM带宽:最高460 GB/s
I/O数量:约700(取决于封装)
最大用户I/O:660
电源电压:核心电压典型值0.85V
工作温度:0°C 至 +85°C(商业/工业级)
封装类型:FCBGA-2104
尺寸:约35mm x 35mm
PCIe支持:PCIe Gen4 x16 (多通道)
高速收发器速率:最高32.75 Gbps
收发器数量:最多192个
支持协议:100G/400G Ethernet, Interlaken, OTN等
XCVU13P-2FHGB2104C 的核心优势在于其集成了高带宽存储器(HBM2),这是该器件区别于普通FPGA的关键所在。传统的FPGA依赖外部DDR存储器进行数据存取,受限于引脚数量和信号完整性,难以实现极高的内存带宽。而XCVU13P通过TSV(硅通孔)技术将HBM2堆叠在FPGA裸片旁边,通过硅中介层(Silicon Interposer)实现超短距离互连,从而实现了超过460 GB/s的内存访问带宽。这一特性使得该芯片特别适合用于需要频繁访问大量数据的应用场景,例如实时视频处理、基因测序分析、金融风险计算以及AI推理中的矩阵运算等。
此外,该器件拥有极其丰富的可编程逻辑资源,包括多达133万个逻辑单元和近70万个LUTs,能够实现复杂的算法逻辑和大规模状态机设计。其DSP切片数量高达4700个,支持高精度浮点和定点运算,广泛应用于数字信号处理任务,如滤波、FFT变换、调制解调等。每个DSP模块支持预加法器、流水线寄存器和级联模式,允许构建深度流水线结构以提升吞吐率。
在通信方面,XCVU13P集成了多达192个高速串行收发器,单通道速率可达32.75 Gbps,支持多种行业标准协议,包括100G、200G、400G以太网,以及OTU4、Interlaken、CPRI等电信与网络协议。这些收发器具备自适应均衡、时钟恢复和误码检测功能,确保在复杂信道环境下仍能稳定运行。同时,它原生支持PCIe Gen4 x16接口,便于连接主机CPU,实现低延迟的数据传输,非常适合用作服务器内的加速卡核心芯片。
该器件还具备强大的电源管理能力,支持多电压域供电和动态功耗调节,结合Xilinx的Vivado设计套件,开发者可以对功耗进行精细建模与优化。安全方面,支持加密启动、AES加密、SHA验证和防篡改检测,满足金融、国防等高安全性要求领域的合规需求。
XCVU13P-2FHGB2104C 广泛应用于对计算性能、内存带宽和灵活性有极高要求的高端系统中。在数据中心领域,它常被用作智能网卡(SmartNIC)、存储加速器或AI推理引擎的核心处理器,能够高效执行数据包处理、压缩加密、数据库查询加速等任务,显著降低CPU负载并提升整体系统效率。其内置HBM2使其在处理大规模图计算、流式数据分析和实时推荐系统时表现出色。
在通信基础设施方面,该FPGA适用于5G基站中的基带处理单元、核心网路由器的流量调度模块以及光传输网络(OTN)交换设备。凭借其多通道高速收发器和协议支持能力,它可以灵活应对不断演进的通信标准,并实现软硬件协同优化。
在军事与航空航天领域,XCVU13P可用于雷达信号处理、电子战干扰识别、卫星图像实时处理等任务。其高可靠性设计、宽温工作能力和抗辐射加固选项(部分版本)使其能够在严苛环境中稳定运行。
此外,在医疗成像设备如MRI、CT扫描仪中,该芯片可用于图像重建算法的硬件加速;在科研领域,可用于粒子探测器前端数据采集与预处理。其通用性和可编程性也使其成为原型验证平台(ASIC/FPGA验证)的理想选择,尤其适合SoC芯片开发前期的功能验证和系统仿真。
XCVU13P-3FHGB2104I
XCVU13P-2FHGB2104I
XCVU9P-2FHGB2104C
XCVU11P-2FHGB2104C