时间:2025/10/31 4:32:23
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XCZU5CG-2SFVC784E是Xilinx公司推出的Zynq UltraScale+系列中的一款高度集成的多处理器片上系统(MPSoC)芯片。该器件结合了可编程逻辑(FPGA)与强大的处理系统,适用于需要高性能计算、低功耗和高度灵活性的应用场景。XCZU5CG属于Zynq UltraScale+ MPSoC家族中的中端产品,集成了ARM架构的处理单元与丰富的外设接口,并具备强大的可编程逻辑资源,使其广泛应用于通信、工业自动化、汽车电子、嵌入式视觉和医疗设备等领域。该芯片采用16nm工艺制造,封装形式为FCBGA(Flip-Chip Ball Grid Array),引脚数为784,具有良好的散热性能和电气特性。XCZU5CG-2SFVC784E中的‘-2’代表其速度等级,属于中等性能级别,适合对成本与功耗敏感但又需要较强处理能力的设计需求。
系列:Zynq UltraScale+ MPSoC
核心架构:ARM Cortex-A53(四核64位)+ ARM Cortex-R5(双核实时处理器)
FPGA逻辑单元(Logic Cells):约190,560个
Block RAM总量:约10.4 Mb
DSP切片数量:600个
封装类型:FCBGA-784
工作温度范围:-40°C 至 +100°C(结温)
工艺技术:16nm FinFET+
I/O数量:约350个用户I/O(具体取决于封装和配置)
电源电压:核心电压1.0V,辅助电压1.8V/3.3V等多轨供电
速度等级:-2
收发器速率:支持高达16.3 Gbps的高速串行收发器(如用于Gigabit Ethernet、PCIe等)
内存接口:支持DDR4、LPDDR4、DDR3等外部存储器接口,通过集成的硬核控制器实现高带宽访问。
安全特性:支持加密引擎、安全启动、AES、SHA、ECC、PUF等安全功能。
虚拟化支持:Cortex-A53支持硬件虚拟化扩展,便于运行多个操作系统实例。
XCZU5CG-2SFVC784E的核心特性在于其异构计算架构与高度集成的系统级功能。该芯片集成了四核ARM Cortex-A53应用处理器,主频可达1.2GHz以上,能够高效运行Linux、FreeRTOS或多种嵌入式操作系统,适用于图形处理、网络协议栈管理及高级人机交互任务。同时,内置双核ARM Cortex-R5实时处理器专为低延迟、高可靠性的控制任务设计,常用于工业控制、汽车功能安全(ISO 26262 ASIL-D)等关键应用场景。两者协同工作,实现了“高性能+高实时性”的统一架构。
在可编程逻辑方面,XCZU5CG提供了约19万个逻辑单元和600个DSP切片,支持复杂的数字信号处理算法、自定义加速器设计以及高速接口协议的实现。例如,可用于构建视频图像处理流水线、软件定义无线电(SDR)、AI推理加速模块等。其FPGA部分支持动态部分重配置(Partial Reconfiguration),允许在系统运行过程中动态更换部分逻辑功能,从而提升系统灵活性与资源利用率。
该器件还集成了丰富的外设控制器,包括多个千兆以太网MAC(支持TSN)、USB 3.0、PCIe Gen3 x4、CAN FD、UART、SPI、I2C等,极大简化了系统设计复杂度。此外,其支持LPDDR4内存接口,最高数据速率可达3200 Mbps,满足大数据吞吐需求。安全性方面,提供安全启动机制防止固件篡改,配合加密引擎实现数据加密传输与存储保护,适用于金融终端、军事通信等高安全要求领域。
功耗优化也是该芯片的重要特点之一。得益于16nm FinFET+工艺,XCZU5CG在提供强大性能的同时保持较低的静态与动态功耗,适合便携式设备或边缘计算节点使用。Xilinx Vivado设计套件为其提供完整的开发支持,包括IP集成、时序分析、功耗估算与软硬件协同调试功能,显著缩短产品上市周期。
XCZU5CG-2SFVC784E广泛应用于多个高端嵌入式与工业领域。在通信基础设施中,它被用于5G小基站(Small Cell)、边缘路由器和网络加速卡的设计,利用其高速串行收发器和可编程逻辑实现灵活的PHY层处理与协议卸载功能。在工业自动化领域,该芯片凭借Cortex-R5的实时控制能力和FPGA的高精度I/O同步特性,成为PLC控制器、运动控制平台和工业物联网网关的理想选择,尤其适合需要功能安全认证(如IEC 61508 SIL-3)的应用场景。
在汽车电子方向,XCZU5CG可用于ADAS(高级驾驶辅助系统)中的传感器融合单元,整合来自摄像头、雷达和激光雷达的数据,并通过深度学习加速器IP进行目标识别与路径规划。其AEC-Q100兼容性和支持ASIL-D的功能安全架构使其适用于L2/L3级自动驾驶系统。此外,在车载信息娱乐系统(IVI)中,该芯片可驱动高清显示屏、音频处理和多源输入切换,提供流畅的用户体验。
在机器视觉与智能监控领域,XCZU5CG的并行处理能力使其能实时执行图像去噪、边缘检测、特征提取等操作,配合MIPI CSI-2接口连接CMOS传感器,构建高效的嵌入式视觉系统。医疗设备方面,可用于便携式超声成像仪、病人监护仪等设备,实现信号采集、滤波、显示控制一体化设计。此外,在测试测量仪器、航空航天与国防电子系统中也有广泛应用,体现出其卓越的环境适应性与长期供货保障能力。
XCZU7EV-2FFVC1156E
XCZU4EV-1SFVC784I
XCKU5P-2FFVD900E