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XQR4VSX55-10CF1140 发布时间 时间:2025/10/30 18:23:53 查看 阅读:30

XQR4VSX55-10CF1140 是赛灵思(Xilinx)公司推出的一款抗辐射(Radiation-Hardened)现场可编程门阵列(FPGA)芯片,专为空间和高可靠性应用设计。该器件属于 Xilinx 的 QPro/R 系列,基于先进的 40nm 构造工艺制造,具备卓越的抗总电离剂量(TID)能力和单粒子翻转(SEU)免疫能力,适用于卫星通信、航天探测、深空任务以及军事防御系统等极端环境下的电子系统。
  该 FPGA 基于 Virtex?-4 平台架构,提供高性能逻辑资源、嵌入式 Block RAM、数字信号处理(DSP)模块和高速串行收发器支持。XQR4VSX55-10CF1140 采用抗辐射加固设计,能够承受高达 300 krad(Si) 的总电离剂量,并具备出色的抗单粒子锁定(SEL)性能,符合 NASA 和 ESA 等航天机构对空间级元器件的严格标准。此外,该芯片通过了 MIL-PRF-38535 Class V 认证,确保其在极端温度、真空和辐射环境中的长期可靠运行。
  封装形式为 1140 引脚的 CCGA(Ceramic Column Grid Array),具有良好的热稳定性和机械强度,适合焊接在高可靠性 PCB 上。该器件支持多种 I/O 标准和电压等级,并配备内置配置保护与加密功能,防止未经授权的访问或篡改。

参数

型号:XQR4VSX55-10CF1140
  制造商:Xilinx (现 AMD)
  系列:QPro/R, Virtex-4
  工艺技术:40nm 抗辐射工艺
  逻辑单元数量:约 55000 个等效逻辑单元
  Block RAM 容量:1.7 Mb
  DSP48E 模块数量:96 个
  最大系统时钟频率:550 MHz
  收发器速率:最高支持 6.25 Gbps(RocketIO? GTX 收发器)
  抗总电离剂量(TID):高达 300 krad(Si)
  抗单粒子翻转(SEU):具有 SEU 免疫配置电路
  抗单粒子锁定(SEL):支持 SEL 防护,阈值低于 80 MeV-cm2/mg
  工作温度范围:-55°C 至 +125°C
  封装类型:1140 引脚 CCGA
  配置接口:支持 BPI、SPI、Serial 等多种模式
  电源电压:核心电压 1.0V,辅助电压 2.5V/3.3V 可选

特性

XQR4VSX55-10CF1140 的关键特性之一是其卓越的抗辐射性能,这是通过专用的抗辐射加固工艺和电路设计实现的。该器件能够在高强度宇宙射线和带电粒子环境中保持稳定运行,有效抵御总电离剂量效应和瞬态单粒子效应。其配置存储器采用 SEU 免疫结构,即使在强辐射环境下也不会因高能粒子撞击导致配置数据错误,从而避免 FPGA 功能紊乱或系统崩溃。此外,该芯片集成了实时诊断与纠错机制,可自动检测并纠正部分软错误,提升系统的容错能力。
  在架构方面,该 FPGA 继承了 Virtex-4 的先进架构优势,包括高效的查找表(LUT)结构、快速进位链、分布式内存和专用 DSP 模块。每个 DSP48E 模块支持 18x18 乘法运算、累加操作和预加器功能,适用于雷达信号处理、图像压缩和通信编码等高性能计算场景。片上 Block RAM 支持双端口访问,可用于构建 FIFO、缓存或状态机存储,满足复杂系统对高速数据缓冲的需求。
  高速串行连接能力也是该器件的重要特性。集成的 RocketIO GTX 收发器支持多种协议如 SpaceWire、PCIe、Serial RapidIO 和光纤通道,可在卫星星载网络、高速数据回传和仪器间通信中发挥重要作用。所有 I/O 均支持多种电平标准(LVDS、HSTL、SSTL 等),便于与不同外设对接。同时,芯片提供配置安全机制,包括写保护、读回禁用和加密加载功能,保障敏感系统的知识产权与运行安全。

应用

XQR4VSX55-10CF1140 主要应用于对可靠性要求极高的航空航天与国防系统。典型用途包括地球观测卫星的数据处理单元、深空探测器的控制与导航系统、军用雷达和电子战设备中的实时信号处理模块。由于其具备高抗辐射能力和宽温工作特性,常被用于低轨(LEO)、中轨(MEO)、高轨(GEO)乃至深空飞行任务中的核心逻辑控制器。
  在卫星平台上,该 FPGA 可承担遥感图像压缩、信道编解码、轨道计算和姿态控制算法的执行任务。其高速收发器可用于构建星载以太网或 SpaceWire 网络,实现各子系统之间的高速互联。在导弹制导系统中,该芯片可用于实现惯性导航融合算法和目标识别逻辑,确保在复杂电磁和辐射环境中仍能精准响应。此外,在国际空间站或其他载人航天器的关键子系统中,XQR4VSX55-10CF1140 因其经过严格筛选和认证,成为首选的可编程逻辑解决方案。
  科研领域也广泛采用此器件进行高能物理实验前端电子学设计、射电望远镜信号采集系统开发以及核反应堆监控装置中。由于其长期供货保障和生命周期管理完善,许多国家级重点项目将其作为长周期部署系统的标准组件之一。

替代型号

XQR2VX3000-4FFG1156

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