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XQVR1000-4CG560V 发布时间 时间:2025/10/30 5:25:20 查看 阅读:9

XQVR1000-4CG560V 是由赛灵思(Xilinx)公司推出的一款抗辐射(Radiation-Hardened)现场可编程门阵列(FPGA)器件,专为高可靠性航空航天和国防应用设计。该器件属于 Xilinx 的 Virtex 系列中的抗辐射增强版本,通常用于卫星、深空探测器、军事通信系统以及需要在极端辐射环境中稳定运行的电子系统中。XQVR1000 采用先进的抗辐射设计工艺,能够在高能粒子辐照环境下保持逻辑完整性,防止单粒子翻转(SEU)、单粒子闩锁(SEL)等辐射效应导致的系统故障。该型号后缀 '-4CG560V' 表明其速度等级为 -4,封装形式为 560 引脚的陶瓷格栅阵列(Ceramic Grid Array, CGA),并采用符合航天级标准的垂直安装方式(V 表示垂直引脚配置)。XQVR1000 提供大规模逻辑资源,包括数万个可配置逻辑块(CLB)、分布式与块状 RAM、数字信号处理(DSP)切片以及高速串行收发器,支持多种航天级接口协议如 SpaceWire、1553、LVDS 等。此外,该器件具备现场可重配置能力,允许任务期间进行功能更新或修复,极大提升了航天系统的灵活性与容错能力。

参数

型号:XQVR1000-4CG560V
  制造商:Xilinx(现属于 AMD)
  系列:Virtex Radiation-Hardened
  逻辑单元数量:约 1,000,000 等效系统门
  可配置逻辑块(CLB):包含多个触发器和查找表(LUT)
  DSP 切片数量:数百个
  块状 RAM 容量:数十 Mb
  I/O 引脚数:超过 400 个可编程 I/O
  封装类型:560 引脚陶瓷格栅阵列(CGA)
  速度等级:-4
  工作温度范围:-55°C 至 +125°C
  抗辐射能力:抗总电离剂量(TID)> 100 krad(Si),抗单粒子闩锁(SEL)至 > 100 MeV·cm2/mg
  电源电压:核心电压 1.0V,I/O 电压支持 1.2V 至 3.3V 多种标准
  收发器速率:支持高达数 Gbps 的高速串行通信

特性

XQVR1000-4CG560V 具备卓越的抗辐射性能,是专为极端空间环境设计的关键器件。其核心特性之一是采用抗辐射加固工艺技术(Rad-Hard by Process),结合了体硅或绝缘体上硅(SOI)制造工艺,有效抑制单粒子效应(SEE),特别是单粒子翻转(SEU)和单粒子瞬态(SET)。器件内部集成了全面的错误检测与纠正机制,包括三模冗余(TMR)配置寄存器、ECC 保护的配置存储器以及在线 scrubbing 功能,能够持续扫描并修正因宇宙射线引发的位翻转错误,从而确保长期在轨运行的稳定性。该 FPGA 支持部分重配置功能,允许在不中断系统整体运行的情况下动态更换某些功能模块,这对于执行多任务的航天器尤为重要。其丰富的 I/O 资源支持多种航天标准接口,如 MIL-STD-1553、CAN、RS-422 以及高速差分信号标准 SpaceWire 和 LVDS,便于与各类航天载荷设备对接。此外,XQVR1000 集成了多个时钟管理单元(CMU),包括数字时钟管理器(DCM)和混合模式时钟管理器(MMCM),可实现精确的时钟合成、相位调整与时钟去抖,满足复杂同步系统的需求。器件还具备安全启动机制,防止未经授权的配置加载,并支持加密比特流传输,保障敏感任务数据的安全性。
  在功耗管理方面,XQVR1000 提供多电源域控制,允许不同模块独立供电或关闭以节省能源,这在能量受限的卫星平台上尤为关键。其陶瓷封装不仅具备优异的热稳定性和机械强度,还能承受多次热循环和剧烈振动,符合 NASA 和 ESA 的宇航电子组件认证标准。开发工具链基于 Xilinx Vivado 设计套件,支持从综合、布局布线到仿真验证的全流程设计,同时提供针对抗辐射设计的最佳实践指南和 IP 核库,加速航天级系统的开发周期。由于其高可靠性与灵活性,XQVR1000 已广泛应用于地球观测卫星、深空探测任务、军用雷达系统及高轨道通信平台中。

应用

XQVR1000-4CG560V 主要应用于对可靠性要求极高的航天与国防领域。典型应用场景包括地球同步轨道(GEO)和低地轨道(LEO)卫星的有效载荷处理单元,用于图像压缩、信号调制解调、数据路由与协议转换。在深空探测任务中,该器件被用于星载计算机、导航控制系统以及科学仪器的数据采集与预处理模块,因其能在长时间无人干预下稳定运行而备受青睐。军事用途涵盖机载雷达信号处理、电子战系统中的实时频谱分析、保密通信加密引擎以及导弹制导系统的可重构计算平台。此外,该 FPGA 还可用于核电站监测设备、高海拔无人机控制系统等地面高辐射或高可靠性需求场景。由于其支持高速串行接口和大量并行处理资源,XQVR1000 特别适合需要高吞吐量数据处理的任务,例如合成孔径雷达(SAR)成像、红外图像识别和多通道遥测数据聚合。在卫星通信系统中,它常作为基带处理器,执行信道编码(如 LDPC、Turbo 码)、调制解调、波束成形控制等功能。得益于其可重编程特性,该器件也适用于原型验证平台和快速响应小卫星项目,在任务需求变更时无需更换硬件即可完成功能升级。整个应用生态依托于 Xilinx 成熟的航天级 IP 库和第三方支持,涵盖 PCIe、Ethernet MAC、SpaceWire 控制器、DDR 内存控制器等常用外设模块,显著降低系统集成难度和开发风险。

替代型号

XRVR1000-4CG560V
  UT699 (Leon3-based SoC)
  XQRKU060-FBG676

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