Xilinx(現為AMD旗下公司)是FPGA技術的奠基者和全球領導者。 它通過從FPGA到All Programmable SoC(如ZYNQ),再到ACAP(如Versal)的持續創新,不斷推動着“自適應計算”的邊界。
一、Xilinx歷程
成立:成立於1984年,並於1985年發明了世界上第一片FPGA(現場可編程門陣列),從此開創並引領了一個全新的行業。
被收購:在2022年,Xilinx被AMD(超威半導體) 以約498億美元的天價完成收購。這是半導體行業歷史上規模最大的交易之一。
當前狀態:被收購後,Xilinx作為AMD的一個獨立部門運營,專注於自適應與嵌入式計算解決方案。其品牌和產品線(如FPGA、SoC、ACAP等)繼續保留和開發。

二、核心技術
1.FPGA(現場可編程門陣列)
FPGA一種半定製電路,其最大特點是硬件功能可以在製造後通過編程進行重構。這意味着開發者可以“定義”硬件的邏輯功能,從而實現極高的靈活性和並行處理能力。
產品系列:包括面向低成本應用的 Spartan 系列,以及面向高性能應用的 Virtex 系列(如Virtex-7, Kintex-7等,基於28nm工藝)。

2.All Programmable SoC(全可編程SoC)
這是將傳統的處理器系統(PS,如ARM核)和FPGA可編程邏輯(PL)集成在單一芯片上的革命性產品。其中ZYNQ7000系列(包括ZYNQ7020)就是其最著名的代表。
優勢:完美結合了處理器的靈活性和FPGA的高性能與並行能力,非常適合嵌入式信號處理、機器視覺、工業控制等領域。

三、關於ZYNQ7020
ZYNQ7020核心板是一款集成了高性能雙核ARM Cortex-A9處理器和FPGA可編程邏輯的嵌入式系統模塊,非常適合需要複雜處理能力和靈活接口設計的應用。

特性分類 具體參數
核心架構:雙核 ARM Cortex-A9 (PS) + 85K 邏輯單元 (PL)
內存存儲:通常 1GB DDR3,QSPI Flash (如 32MB ),MicroSD卡座
關鍵接口:千兆以太網 , USB 2.0 (HOST/OTG),JTAG,擴展IO (PS MIO & PL IO)
物理特性:小尺寸(如 75mm x 64mm 或更小), 工業級温度支持(如 -40°C ~ 85°C)
供電要求:通常 +5V

ZYNQ7020核心板的核心是Xilinx Zynq-7000系列芯片,它獨特地將處理系統(PS)和可編程邏輯(PL)緊密結合。
PS端:集成雙核ARM Cortex-A9處理器,負責運行操作系統(如Linux )、處理複雜計算和系統控制。
PL端:基於Xilinx Artix-7系列FPGA,提供85K邏輯單元 ,允許你根據需要定製硬件功能,實現高速數據採集、實時控制等。
PS與PL的協同:通過高帶寬低延遲的AXI接口互聯 ,使ARM處理器和FPGA能夠高效協同,兼顧處理器的靈活性和FPGA的並行處理能力。

憑藉其異構計算架構,ZYNQ7020核心板在許多領域都有廣泛應用:
工業控制與機器視覺:在機器視覺 和高速數據採集 中,FPGA可實時處理圖像傳感器數據(如進行圖像鋭化預處理 ),ARM處理器則運行識別算法。
視頻處理與通信:可用於視頻音頻圖像採集處理,以及移動視頻監控系統 ,FPGA處理視頻編解碼或傳輸,ARM運行操作系統和網絡服務。
高端儀器與軍工:在多參數遙測採編存儲系統中,能實現多類傳感器數據的並行採集、高速存儲(如通過千兆以太網穩定傳輸 )等功能。
醫療電子:例如在內窺鏡圖像處理系統中,FPGA負責接收原始圖像數據並完成壞點去除、顏色插值等預處理工作

四、ZYNQ7020的國產化
鑑於ZYNQ7020功能強大、應用廣泛、高可靠性,為了保障國內高端裝備產業鏈的安全穩定,一直以來國內廠商也在嘗試將其實現國產化。
1.復旦微JFMQL20S484
JFMQL20S484是復旦微電子推出的全可編程融合芯片,集成四核處理器(PS)和可編程邏輯(PL),基於28nm工藝,適用於工控信號處理、圖像處理等場景。以下是關鍵信息:
核心參數
工藝與封裝:28nm工藝,FCBGA484封裝(19×19mm)
處理器(PS):四核ARM Cortex-A7,最高主頻1GHz
邏輯資源(PL):85K邏輯單元,560KB塊RAM,220個DSP單元
存儲配置:
DDR3 SDRAM:2片(2GB總容量,32位總線,500MHz時鐘)
非易失性存儲:板載QSPI Flash、EMMC等
2.智騰微DLM20S484
DLM20S484多功能SIP電路主要面向對功耗、散熱面積有苛刻要求,同時需要多路RS-422接口要求的應用領域。該芯片內部集成了PSOC處理功能電路、數據緩存功能電路、數據存儲功能電路、RS-422通信功能電路、電源變換功能、通用IO電路等全國產化元器件,實現低功耗與控制處理器一體化集成。
核心參數
尺寸:21mm21mm2.6mm
封裝形式:BGA484
功耗:≤2W
工作温度:-55℃~125℃