时间:2025/10/30 20:10:26
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XQ2V3000-5BG728N 是 Xilinx 公司生产的 Virtex-II QV 系列抗辐射(Radiation-Hardened)现场可编程门阵列(FPGA)。该器件专为空间和高可靠性应用设计,能够在极端的辐射环境中稳定运行,例如低地球轨道(LEO)、中地球轨道(MEO)、地球同步轨道(GEO)以及深空探测任务。作为 Virtex-II 架构的航天级版本,XQ2V3000 提供了高性能逻辑集成能力,适用于需要高计算密度、灵活性和长期可靠性的复杂数字系统。其封装形式为 728 引脚的 BGA(Ball Grid Array),型号后缀中的“5”表示速度等级为 -5,即具有中等性能延迟特性,适合在对时序要求适中的航天电子系统中使用。该芯片通过了严格的军用和空间应用认证,具备单粒子翻转(SEU)和单粒子锁定(SEL)防护能力,确保在高能粒子环境下仍能保持系统稳定性。
制造商:Xilinx (现为 AMD)
系列:Virtex-II QV
逻辑单元数量:约 3,148,800 门
可用逻辑单元(等效):约 300 万门
查找表(LUTs):约 19,200
触发器(Flip-Flops):约 19,200
块 RAM 总容量:约 2.6 Mb
块 RAM 数量:96 块,每块 18Kb
I/O 引脚数量:480(最大可用)
封装类型:728-pin BGA(Fine Pitch)
工作温度范围:-55°C 至 +125°C
电压要求:核心电压 1.5V,I/O 电压 3.3V/2.5V 可配置
速度等级:-5
抗辐射能力:SEL(单粒子锁定)免疫,LET > 120 MeV-cm2/mg;SEU(单粒子翻转)硬化
数据配置接口:支持串行和并行加载
配置存储器兼容性:可与抗辐射 PROM 或 EEPROM 配合使用
XQ2V3000-5BG728N 的核心特性之一是其卓越的抗辐射性能,这是通过专用的硅工艺和电路设计实现的。该 FPGA 采用定制的 0.15μm 抗辐射 CMOS 工艺制造,能够在总电离剂量(TID)超过 300 krad(Si) 的环境中正常运行,远高于普通商业或工业级器件。其单粒子锁定(SEL)免疫能力意味着在遭遇高能重离子时不会发生致命的短路电流,从而避免系统崩溃或硬件损坏。此外,该器件对单粒子翻转(SEU)进行了全面加固,关键配置存储器和寄存器均采用纠错码(ECC)或三模冗余(TMR)技术,显著降低因宇宙射线导致的逻辑错误率。
该芯片基于 Xilinx Virtex-II 架构,具备高度灵活的逻辑资源和丰富的互连结构。其内部包含大量的可配置逻辑块(CLB),每个 CLB 包含多个查找表(LUT)和触发器,支持组合逻辑和时序逻辑的高效实现。嵌入式块状 RAM 支持双端口访问,可用于实现 FIFO、缓存、程序存储等功能。此外,器件集成了数字时钟管理器(DCM),支持时钟去偏斜、频率合成、相位调整等功能,满足复杂系统中多时钟域的同步需求。
I/O 接口方面,XQ2V3000 支持多种标准,包括 LVTTL、LVCMOS、PCI 等,便于与外部设备连接。其 I/O 引脚具备可编程摆率和驱动强度控制,有助于优化信号完整性。安全性方面,该器件支持配置加密和读出保护,防止知识产权被非法复制。由于其高密度和可重构特性,XQ2V3000 可在单颗芯片内实现处理器、接口控制器、算法加速器等多种功能,极大减少航天载荷的体积、重量和功耗(SWaP)。
XQ2V3000-5BG728N 主要应用于对可靠性要求极高的航空航天和国防系统。典型用途包括卫星上的数据处理单元(DPUs),用于图像压缩、信号解调、遥测编码等实时处理任务。在科学探测任务中,该 FPGA 可用于高速数据采集系统,对接收自传感器或探测器的原始数据进行预处理和格式化。其强大的逻辑资源也使其适合实现通信协议栈,如 SpaceWire、CAN、MIL-STD-1553 等航天常用总线接口。
在雷达和电子战系统中,该器件可用于波束成形、脉冲压缩、频谱分析等数字信号处理功能。由于其抗辐射特性,它常被用于地球观测卫星、气象卫星、导航卫星(如 GPS 辅助系统)以及深空探测器的主控或协处理器。此外,在有人或无人航天器的生命保障系统、姿态控制系统(ADCS)中,XQ2V3000 可提供高可靠性的逻辑控制能力。
地面测试和仿真系统中也常使用该器件,以验证航天电子系统的功能和辐射适应性。由于其与商用 Virtex-II 系列引脚和功能兼容,开发人员可以先在地面使用商业版本进行原型开发,再迁移到抗辐射版本,从而加快研发周期。该芯片还适用于核反应堆监测、高海拔飞行器等存在强辐射环境的特殊应用场景。
XQR2V3000-5CG728C
XQ2V3000-5CG728N