时间:2025/10/30 3:04:48
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XQ4010EX-3CB191N 是 Xilinx 公司推出的一款高性能现场可编程门阵列(FPGA)芯片,属于 Xilinx 4000 系列的扩展型号,专为高可靠性、航空航天和军事应用设计。该器件基于先进的反熔丝(antifuse-based)技术制造,具备出色的抗辐射能力、高安全性和不可逆配置特性,适用于极端环境下的关键任务系统。XQ4010EX系列是QPro-R宇航级产品线的一部分,符合严格的军用标准和空间应用规范,如 MIL-PRF-38535 Class V 和 QML-Q 认证,确保在太空辐射环境中稳定运行。
该芯片采用191引脚Ceramic BGA(CB191)封装,具有良好的热稳定性和机械强度,适合在剧烈温度变化和强振动环境下工作。其内部架构包含可编程逻辑块(CLB)、可编程输入/输出块(IOB)以及高效的互连资源,支持复杂时序逻辑和组合逻辑的设计实现。XQ4010EX-3CB191N 的“-3”速度等级表示其为中高速器件,在典型应用场景下可满足大多数实时信号处理需求。
由于其抗单粒子翻转(SEU)和抗总剂量辐射(TID)能力强,XQ4010EX-3CB191N 广泛用于卫星通信系统、航天器控制模块、雷达信号处理单元和深空探测设备等对可靠性要求极高的领域。此外,该器件不依赖外部配置存储器,启动即用,无启动延迟或配置被篡改的风险,极大提升了系统的安全性与启动可靠性。Xilinx 提供完整的开发工具链支持,包括 ISE Design Suite 和专用的仿真与烧录工具,便于工程师进行逻辑设计、综合、布局布线及调试。
制造商:Xilinx
产品系列:XQ4000EX
逻辑类型:FPGA
可编程类型:一次性可编程(OTP),基于反熔丝技术
逻辑单元数量:约10,000个可用门
CLB数量:具体结构由多个Configurable Logic Blocks组成
I/O数量:136个用户可编程I/O引脚
封装类型:191引脚 Ceramic BGA (CB191)
工作温度范围:-55°C 至 +125°C
电源电压:5V ±5%
速度等级:-3
抗辐射能力:支持高总剂量辐射(通常可达300 krad(Si)以上)
抗单粒子翻转(SEU):具有固有免疫能力
制造工艺:反熔丝工艺技术
配置方式:一次性烧写,不可逆
认证标准:QML-V 认证,符合MIL-PRF-38535 Class V 规范
XQ4010EX-3CB191N 的核心特性之一是其基于反熔丝(antifuse-based)的一次性可编程(OTP)架构,这种技术通过在编程过程中形成永久性的金属连接来实现逻辑配置,与基于SRAM的FPGA不同,它无需外部配置芯片,也不会因断电或辐射导致配置数据丢失。这一特性使其在航天飞行器、导弹制导系统和卫星平台等对系统启动可靠性和防篡改性要求极高的场景中具有不可替代的优势。由于配置信息物理固化在芯片内部,不存在被恶意修改或受到电磁干扰的风险,极大增强了系统的安全性。
该器件具备卓越的抗辐射性能,能够承受高达300 krad(Si)以上的总电离剂量(TID),并具有对单粒子翻转(SEU)、单粒子锁定(SEL)等空间辐射效应的天然免疫能力。这使得XQ4010EX-3CB191N能够在地球轨道、深空探测甚至核辐射环境中长期稳定运行,而不会出现逻辑错误或功能失效。此外,其工作温度范围覆盖-55°C至+125°C,适应极端高低温循环,适合部署在近地轨道卫星或行星着陆器等温差剧烈的环境中。
在电气和封装方面,该FPGA采用陶瓷BGA封装,具有优异的热导率、气密性和机械强度,防止湿气和污染物侵入,提升长期可靠性。其136个I/O引脚支持多种电平标准和驱动能力配置,可灵活连接各类外围器件,如ADC、DAC、存储器和通信接口。尽管其逻辑规模相较于现代FPGA较小,但在许多嵌入式控制、状态机实现、协议转换和容错计算应用中仍具备足够的资源。
Xilinx为其提供完整的开发支持,包括原理图输入、HDL综合、时序分析和烧录工具。虽然反熔丝FPGA开发成本较高且无法反复修改设计,但其在高可靠性领域的独特优势使其成为关键任务系统的首选器件之一。
XQ4010EX-3CB191N 主要应用于对可靠性、安全性和环境适应性要求极为严苛的高端工业和国防系统。在航空航天领域,该器件常用于卫星上的姿态控制系统、星载数据处理单元、遥测编码器以及轨道通信接口模块。由于其抗辐射和宽温特性,特别适合低地球轨道(LEO)、地球同步轨道(GEO)乃至深空探测任务中的电子系统使用。例如,在火星探测器或月球着陆器中,该FPGA可用于执行关键的自主导航逻辑、传感器融合算法和故障检测与隔离(FDI)功能。
在军事应用中,XQ4010EX-3CB191N 被广泛集成于雷达信号预处理板、电子战(EW)系统、加密通信设备和精确制导武器的控制电路中。其一次性可编程特性确保了设计机密不会因外部读取配置流而泄露,符合高等级信息安全要求。同时,由于没有配置启动过程,系统上电后即可立即进入工作状态,满足快速响应作战需求。
此外,该器件也适用于核能设施监控系统、高海拔无人机飞控计算机以及需要长期免维护运行的海底观测网络节点等特殊工业场景。在这些应用中,系统一旦部署便难以维修或更换,因此必须采用具备超高可靠性和长寿命保障的元器件。XQ4010EX-3CB191N 凭借其经过验证的宇航级品质和长期供货承诺,成为此类关键子系统的核心逻辑器件选择。
XQR4010EX-3CB191I