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【INTEL-Cyclone® IV FPGA】 家族延续了英特尔® Cyclone® FPGA 系列的领先优势,提供带收发器选项的低功耗 FPGA。Cyclone® IV FPGA 适用于成本敏感型大体量应用,帮助您满足不断增长的带宽需求。建议将此产品家族用于以边缘为中心的应用和设计。

【INTEL-Cyclone® V FPGA 和 SoC FPGA】与上一代相比,Cyclone® V FPGA 总功耗更低,且提供了高效的逻辑集成能力、集成收发器变体和采用硬核处理器系统 (HPS)(基于 ARM*)的 SoC FPGA 变体。建议将此产品家族用于英特尔以边缘为中心的应用和设计。

【INTEL-Cyclone® 10 FPGA】作为英特尔® 以边缘为中心的 FPGA 的一部分,英特尔® Cyclone® 10 低功耗设备针对成本敏感型应用进行了优化,平衡了功耗和带宽,而英特尔® Cyclone® 10 GX 设备家族针对带宽和性能更高的应用进行了优化。
    Cyclone® IV FPGA 家族延续了英特尔® Cyclone® FPGA 系列的领先优势,提供带收发器选项的低功耗 FPGA。Cyclone® IV FPGA 适用于成本敏感型大体量应用,帮助您满足不断增长的带宽需求。建议将此产品家族用于以边缘为中心的应用和设计。
    优势
    系统成本优化
    所有 Cyclone® IV FPGA 的运行只需要两个电源,大大简化了配电网络,降低了电路板成本,减小了电路板空间,缩短了设计时间。利用 Cyclone® IV FPGA 架构上的集成收发器,可以简化主板设计和集成。此外,灵活的收发器时钟架构支持您实施多种协议,同时充分利用所有可用的收发器资源。利用 Cyclone® IV GX FPGA 的集成特性和灵活性,您可以设计出体积更小、成本更低的设备,降低系统总成本。
    降低功耗
    Cyclone® IV E FPGA 基于经优化的 60 纳米低功耗工艺构建,延续了上一代 Cyclone® III FPGA 的低功耗领先优势。Cyclone® IV E FPGA 降低了内核电压,与上一代产品相比,总功耗降低了 25%。采用 Cyclone® IV GX 收发器 FPGA,您能够以不到 1.5 瓦的功耗搭建 PCI Express* 至千兆位以太网的桥接。
    英特尔® Cyclone® IV FPGA 经过优化,实现了最低功耗,可帮助您更好地满足散热要求。因此,您不仅可以降低或消除系统散热成本,还可以延长手持式设备的电池续航时间。
    Cyclone® IV FPGA 功耗
    Cyclone® IV FPGA 家族展示了英特尔在提供高能效 FPGA 方面的领先优势。借助增强型架构和芯片、高级半导体工艺技术和功耗管理工具,Cyclone® IV FPGA 的功耗比 Cyclone® III FPGA 降低高达 25%。
    低功耗的优势
    降低可编程逻辑设备的功耗,为许多应用带来无法企及的优势。然而,降低功耗只是系统功耗的一个方面。下图表明 Cyclone® IV GX FPGA 可将 FPGA 功耗平均降低 30%。
    芯片和架构优化
    如果不采用降低功耗的技术手段,采用亚微米半导体工艺会大幅增加静态功耗。由于漏电电流阈值增加,采用亚微米制程技术会增加静态功耗。
    英特尔通过采用领先半导体制造商通常用于手持式组件的低功耗 (LP) 制程技术,最大限度地减少了泄漏电流,从而降低了静态功耗。这种先进的工艺减小了物理尺寸,同时结合架构优化,可帮助 Cyclone® IV FPGA 将动态和静态功耗降到最低。英特尔在 Cyclone® IV FPGA 中采用了多项工艺和架构增强技术,包括使用低介电常数材料、可变通道长度和氧化层厚度,以及多晶体管阈值电压。
    精确的功耗估算和分析
    在从设计构思到实施的整个过程中,英特尔支持采用最精确和最完整的功耗管理设计工具,进行功耗估算和分析。英特尔的工具套件为低成本 FPGA 套件家族提供高达 125°C 的工作温度和最差芯片功耗估算。英特尔提供以下功耗估算和分析资源:
    Cyclone® IV 早期功耗估算器。英特尔® Quartus® Prime 功耗分析和优化技术。功耗管理资源中心。
    在设计构思阶段使用早期功耗估算器 (EPE),在设计实施阶段使用 Power Analyzer。EPE 是基于表单的分析工具,根据设备和封装选项、工作条件以及设备占用情况进行早期功耗分析。Power Analyzer 是更详细的功耗分析工具,使用实际设计布局布线和逻辑配置。该工具使用仿真波形精确地估算动态功耗。总的来说,功耗分析器结合使用准确的设计信息,估算的精确度在 ±10% 以内。英特尔® Quartus® Prime 功耗模型与实际的芯片测量结果密切相关。
    英特尔使用超过 5,000 个不同的测试配置来测量英特尔® Cyclone® 系列 FPGA 中每个组件的功耗。每一种配置主要用于测量 FPGA 在特定配置下的某一电路组成。
    英特尔® Quartus® Prime 功耗优化
    详细的设计实施能够提高性能,减小尺寸,降低功耗。过去,通过布局布线设计流程在寄存器传送级 (RTL) 内自动对性能和尺寸进行平衡。

    Cyclone® V FPGA 和 SoC FPGA与上一代相比,Cyclone® V FPGA 总功耗更低,且提供了高效的逻辑集成能力、集成收发器变体和采用硬核处理器系统 (HPS)(基于 ARM*)的 SoC FPGA 变体。建议将此产品家族用于英特尔以边缘为中心的应用和设计。
    优势
    为成本敏感的大容量应用量身定做
    借助 Cyclone® V FPGA,您能够获得大体量应用所需的功耗、成本和性能水平,包括协议桥接、电机控制驱动、广播视频转换器和采集卡,以及手持式设备等。进一步了解 Cyclone® V FPGA 在各种细分市场中的优势。
    SoC FPGA — 您基于可定制 ARM* 处理器的 SoC
    SoC FPGA 使用高带宽互联干线,在 FPGA 架构中集成了 HPS,包括处理器、外设和内存控制器,帮助您降低了系统功耗和成本,减小了主板面积。HPS 与英特尔 28 纳米低功耗 FPGA 结构相结合,提供了应用类 ARM* 处理器的性能与生态系统,并且具备了 Cyclone® V FPGA 的灵活性、低成本和低功耗。
    通过集成降低总体系统成本
    由于 Cyclone® V FPGA 集成了大量的硬核知识产权 (IP) 模块,因此您能够以更少的总体系统成本、功耗和设计时间脱颖而出,达到事半功倍的效果。包括以下关键硬 IP 模块:
    支持 400 MHz DDR3 SDRAM 的硬内存控制器,提供可选的纠错码 (ECC) 支持。
    提供多功能支持的 PCI Express* (PCIe*) Gen2。
    可变精度数字信号处理 (DSP) 模块。
    HPS 双核 ARM* Cortex*-A9 MPCore* 处理器。
    业界领先的低功耗和低系统成本
    相比于 Cyclone® IV GX FPGA,总功耗降低多达 40%。
    功耗最低的串行收发器,5 Gbps 时每通道最大功耗为 88 毫瓦。
    处理性能超过 4,000 MIPS(Dhrystones 2.1 基准测试),功耗不到 1.8 瓦(对于 SoC FPGA)。
    硬 IP 模块使用的增加导致功耗降低。
    还降低了成本 — FPGA 只需要两路电源稳压器电压,提供具有小外形选项的焊线封装。
    英特尔® Cyclone® 10 GX FPGA
    应用
    机器视觉
    设计人员面临着以下挑战:需要不断提高传感器分辨率、本地视频分析要求、高容量帧存储以及面向主机处理器的不断发展的接口标准。
    除了提供高达 12.5 Gbps 的更快收发器速度并支持不断发展的相机接口之外,英特尔® Cyclone® 10 GX 设备还提供众多的视觉功能集成,例如图像捕获、缩放、高性能预处理和通信功能。这些功能使机器视觉设计人员能够制定更快的上市战略。
    智能视觉
    与计算机视觉和英特尔® 架构相结合,英特尔® Cyclone® 10 GX FPGA 支持异构计算平台,进而可在一个整体系统中以最佳方式执行图像传感器流水线和视觉分析算法。在英特尔® 架构通过 OpenVINO™ 工具包简化设计的同时,英特尔® Cyclone® 10 GX 设备家族实现了复杂算法加速,例如运动检测、面部识别和物体检测。
    在智能视觉和视频网页上了解有关英特尔 FPGA 对嵌入式视觉应用的支持的更多信息。
    SDA 环境中的工业雾计算
    用于软件定义的自动化 (SDA) 的工业雾计算要求在工厂级雾、小区级雾和机器雾节点 (MFN) 上进行可扩展的计算、加速和灵活连接。
    在工厂级别,主 SDA 组件是对其下资源的流程编排。这对小区级雾节点和 MFN 提出了要求,这些节点应基于 Wind River Titanium Server 等流程编排软件规定的要求而改变角色。因此,硬件重新配置成为一个新的要求。
    满足性能、延迟和总控制器功率要求需要处理器工作负载卸载和加速。例如,加密加速、机器学习(分类和训练)和加速处理流数据 (Apache Spark)。
    最后,虽然基于时间敏感网络 (TSN) 的 OPC 统一架构 (OPCUA) 是互操作性和网络的解决方案,它还支持传统工业以太网,并能够根据需要换用不同的工业以太网接口。
    英特尔® Cyclone® 10 GX 设备是英特尔® 处理器的理想配用芯片,可通过部分重新配置实现硬件可重新配置功能。它还通过快速 FPGA 架构实现工作负载加速,并通过可编程功能实现灵活的连接性,还具有显著的性能提升和节能特点。
    工业驱动
    与基于 ASIC、ASSP、微控制器和 DSP 器件的传统电机控制驱动设计不同,基于一个英特尔® FPGA 平台(如下所示)的驱动系统支持平台的扩展,从而满足了各种驱动需求。

    英特尔® Cyclone® 10 LP FPGA
    针对低功耗、成本敏感型应用进行了优化。
    应用
    I/O 扩展
    如今,嵌入式系统的性能要求不断提高,这对微处理器的选择有着显著影响。处理器性能及其固定接口通常导致设计师选择比要求而言更大的处理器,以支持系统所需的 I/O 功能集。另一种选择是使用带有配套 FPGA 的高性能处理器,以进行 I/O 扩展来支持更多功能。
    英特尔® Cyclone® 10 LP FPGA 提供了一系列 IP 模块(如 I2C、串行外设接口 (SPI)、UART 和并行 I/O 块),以及支持超过 500 个 I/O 的封装,非常适合这类应用。支持设计人员扩展设计以满足应用需求,而不是将设计局限于固定的处理器外设集,或者利用更大的处理器而提高系统成本。
    芯片到芯片接口
    英特尔® Cyclone® 10 低功耗 FPGA 是 ASSP 之间接口连接的理想解决方案。例如图像传感器和主处理器之间或处理器和显示器之间的接口连接。在这两种情况下,使用英特尔® Cyclone® 10 LP FPGA 可让设计人员将接口与图像管道处理能力结合起来,用于需要高帧率、低延迟和高处理吞吐量的实时应用。
    应用示例之一是用 CMOS 图像传感器捕捉原始图像,并通过多个不同类型的接口输出数据,如:DVP、MIPI CSI 或 HiSPi 到 FPGA。FPGA 用于在数据传递到主处理器之前处理图像。芯片到芯片接口的第二个例子是使用 FPGA 连接视频源和 LCD。在这种情况下,出于各种原因可能需要对输入图像数据进行视频处理,并使用英特尔的视频 IP 套件实现以下功能:
    去马赛克和拜尔滤镜。
    从一种数据格式转换为另一种,例如:YUV 和 RGB。
    从一种尺寸缩放到另一种尺寸,例如:1280x720 和 1920x1080。
    编码/解码、滤波、混合、去隔行扫描/隔行扫描、裁剪等。
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