회사 블로그 XILINX XAZU2EG-1SFVA625Q 고밀도 XA ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA

첸젠 밍기아다 전자제품 회사XILINX를 공급하고 재활용합니다.XAZU2EG-1SFVA625Q고밀도 XA ZynqTM UltraScale+TM MPSoC FPGA. 고밀도 프로그래밍 가능한 논리, 강력한 이질적인 처리 기능 및 엄격한 산업/자동차 수준의 신뢰성,중형 고성능 임베디드 애플리케이션에 가장 선호되는 솔루션입니다., 여러 시나리오의 복잡한 작업 요구 사항에 완벽하게 적합합니다.

I. 제품 개요: 중형 플래그십 헤테로겐이 통합된 MPSoC

의XAZU2EG -1SFVA625QXILINX XA ZynqTM UltraScale+TM MPSoC 시리즈의 EG (Extensible Graphics) 시리즈에 속한다.그것은 ARM 멀티 코어 프로세서와 UltraScale 아키텍처 FPGA의 핵심 강점을 결합하는 고도로 통합된 이질적인 멀티 프로세서 시스템 칩 (SoC) 이다., ′′중급 플래그십′′ 임베디드 프로세싱 솔루션으로 자리 잡고 있습니다.그것의 핵심 설계 목표는 높은 성능과 신뢰성을 요구하는 애플리케이션에 대한 ′′CPU + GPU + FPGA ′′ 통합 솔루션을 제공하는 것입니다.추가적인 외부 프로세서나 전용 칩의 필요 없이 복잡한 알고리즘 가속, 실시간 제어 및 고속 인터페이스 상호 작용의 끝에서 끝까지 처리할 수 있습니다.시스템 설계가 크게 단순화됩니다., 하드웨어 비용과 전력 소비를 줄이고 전체 시스템 반응성과 안정성을 향상시킵니다.

의XAZU2EG-1SFVA625QTSMC의 저전력 16nm FinFET 프로세스 기술을 활용하여 높은 성능과 낮은 전력 소비를 균형을 이루며 -40°C에서 125°C까지 광범위한 작동 온도를 지원합니다.산업 및 자동차 애플리케이션의 엄격한 환경 요구 사항을 충족산업 지능, 자동차 전자, 항공 우주, 의료 장비 및 기타 고급 분야와 같은 고급 부문에서 널리 사용됩니다.15년 이상의 제품 라이프 사이클 지원을 제공합니다., 산업 및 자동차 부문의 장기 공급 요구를 충족합니다.

II. 핵심 기술 아키텍처: ARM 및 FPGA의 황금 이질적인 조합

유럽연합의 핵심 경쟁력XAZU2EG-1SFVA625QAXI4 버스를 통해, AXI4는 AXI4 버스를 통해, AXI4는 AXI4 버스를 통해, AXI4는 AXI4 버스를 통해, AXI4는 AXI4 버스를 통해,낮은 지연을 가능하게 합니다., 서로 다른 코어가 각자의 기능을 수행하고 협동하여 작동하도록 허용하여 시스템 성능을 극대화합니다.

프로세싱 시스템 (PS): 멀티 코어 협업, 성능 균형 및 실시간 기능

칩의 제어 및 컴퓨팅 허브 역할을 하는 프로세싱 시스템 (PS) 은 멀티 코어 ARM 프로세서와 그래픽 처리 장치 (GPU) 를 통합합니다.상층 애플리케이션의 효율적인 처리, 실시간 제어 및 그래픽 렌더링 작업. 구체적인 구성은 다음과 같습니다:

- 애플리케이션 수준의 프로세서: 쿼드 코어 ARM Cortex-A53를 탑재하고 있으며, 최대 클럭 속도는 1.5GHz로 64비트 컴퓨팅을 지원합니다. 32KB/32KB L1 캐시와 1MB L2 캐시를 갖추고 있습니다.그리고 네온과 단일/두중 정밀 부동 소수점 작업을 지원합니다., 리눅스 및 안드로이드와 같은 운영 체제를 원활하게 실행할 수 있습니다. 인공지능 추론을 포함한 복잡한 상층 응용 프로그램 작업에 책임이 있습니다.사용자 인터페이스 및 네트워크 통신 (예를 들어 5G 프로토콜 스택).

- 실시간 제어 프로세서: 통합된 2 코어 ARM Cortex-R5, 최대 클럭 속도 600MHz, 또한 32KB / 32KB L1 캐시와 TCM (Tightly Coupled Memory) 를 갖추고 있습니다.특히 낮은 지연 시간 실시간 작업에 설계, 실시간 운영 체제 (RTOS) 또는 맨 금속 코드 실행이 가능하며 센서 데이터 획득과 같은 매우 높은 응답 시간 요구 사항을 처리합니다.모터 제어 및 신호 동기화, 반응 시간은 1μs로 낮습니다.

- 그래픽 처리 장치: 통합된 Mali-400 MP2 GPU, OpenGL ES 3.0 및 OpenCL 1.1 표준을 지원하며 초당 최대 3억 픽셀의 그래픽 처리 기능을 제공합니다.그것은 외부 그래픽 칩의 필요없이 고화질 비디오 디스플레이 및 그래픽 인터페이스 렌더링과 같은 멀티미디어 처리 요구 사항을 충족합니다..

프로그래밍 가능한 로직 (PL): 고속 계산과 유연한 확장을 가능하게 하는 고밀도 아키텍처

프로그래밍 가능한 로직 (PL) 은 Xilinx UltraScale 아키텍처를 기반으로 고밀도 로직 리소스와 강력한 컴퓨팅 기능을 갖추고 있습니다.사용자 정의 알고리즘 가속을 달성하기 위해 응용 프로그램 요구 사항에 따라 유연하게 구성 할 수 있습니다., 프로토콜 분석 및 인터페이스 확장, 장치의 핵심을 나타냅니다.

- 논리 자원: 복잡한 논리 회로의 구현을 지원하는 약 103K+ 논리 단위 (LUT) 를 제공합니다.이것은 다양한 시나리오의 기능적 요구 사항을 충족하기 위해 사용자 정의 컴퓨팅 모듈의 유연한 구조를 허용합니다..

- DSP 슬라이스: 240개의 DSP 슬라이스를 통합하여 효율적인 멀티플리-아큐메이트 작업을 지원하며 초고의 GMAC/s 수준에 도달하는 컴퓨팅 성능을 제공합니다.이것은 종전 연산과 같은 계산이 많은 작업의 빠른 가속화를 가능하게 합니다.예를 들어, CNN 추론), 디지털 신호 처리 (DSP) 및 비디오 인코딩 / 디코딩, 일반용 CPU의 10 ~ 100 배의 효율.

- 메모리 리소스: 약 5.0 Mb의 블록 RAM (BRAM) 를 갖추고 있으며, 단일 포트, 듀얼 포트 메모리 또는 FIFO로 유연하게 구성 할 수 있습니다.이것은 고속 데이터 캐시 및 데이터 교환 요구 사항을 충족, 외부 메모리에 대한 의존도를 줄이고 데이터 처리 효율성을 향상시킵니다.

칩 내의 상호 연결 및 전력 관리: 최적화된 에너지 효율을 위한 효율적인 조정

의XAZU2EG-1SFVA625Q장치는 Xilinx SmartConnect IP 인터컨넥트 기술을 사용하여 AXI4 버스를 통해 전원 공급 장치 (PS) 와 전원 플랜 (PL) 사이의 낮은 지연 시간 상호 작용을 가능하게 하며, 지연 시간은 100 ns 이하입니다.이것은 CPU 사이의 효율적인 데이터 흐름을 보장, GPU 및 FPGA, 이질적인 아키텍처의 협력 장점을 극대화합니다. 또한 동적 전압 및 주파수 확장 (DVFS) 기능을 통합합니다.작업 부하에 따라 전압과 주파수를 동적으로 조정하는일반적인 운영 전력 소비량은 약 812W이며, 성능을 유지하면서 전력 소비를 효과적으로 줄여 내장 장치의 저전력 요구 사항을 충족시킵니다.

III. 주요 장점: 복잡한 시나리오에 맞춘

이질적인 협업: 성과 병목 극복

전통적인 단일 아키텍처 장치와 비교하면XAZU2EG-1SFVA625Q업무 분할 모델을 통해 성능 병목을 깨고, "특별 코어가 전문 작업을 처리합니다". ARM Cortex-A53은 상층 애플리케이션과 네트워크 통신을 처리합니다.,코르텍스-R5는 실시간 제어, 그리고 FPGA는 알고리즘 가속 및 사용자 지정 프로토콜 분석을 처리합니다.이 세 가지 구성 요소는 시스템 전체 처리 효율을 크게 향상시킵니다.예를 들어, 산업용 시각 시스템에서, Cortex-A53는 YOLOv5 객체 탐지 알고리즘을 실행하고, Cortex-R5는 카메라 트리거 신호를 실시간으로 동기화합니다.그리고 FPGA는 이미지 디노이징과 엣지 검출과 같은 사전 처리 작업을 가속화합니다.이것은 전체 프레임 레이트를 30fps에서 120fps로 증가시킬 수 있으며, 고속 시야 검사의 요구를 충족시킵니다.

여러 종류의 장치와 단일 연결을 위한 광범위한 인터페이스

의XAZU2EG-1SFVA625Q산업, 자동차 및 멀티미디어 애플리케이션을 포함한 여러 시나리오에 필요한 인터페이스를 통합합니다.추가적인 외부 인터페이스 칩을 필요로 하지 않고 '원스톱' 연결을 가능하게 합니다.: 고속 인터페이스는 PCIe Gen3 x4 및 GTH 트랜시버를 지원하며 GPU, SSD 및 광섬유 장치에 직접 연결 할 수 있습니다. 산업 인터페이스는 CAN FD, EtherCAT, RS-485 등을 지원합니다.산업 제어 네트워크에 적응; 멀티미디어 인터페이스는 MIPI CSI-2 (4개 노선, 8K 비디오 입력), DisplayPort 1.4 및 HDMI 2.0 (4K@60fps 출력) 를 지원하여 고화질 카메라 및 디스플레이 장치에 적합합니다.일반용 인터페이스 지원 I2C, SPI, UART 등으로 다양한 센서와 주변 장치에 직접 연결할 수 있으며, 이로 인해 시스템 하드웨어 설계가 크게 단순화됩니다.

개발자 친화적, 이질적인 개발의 장벽을 낮추는

이질적인 개발의 복잡성을 해결하기 위해 XILINX는 엔지니어의 진입 장벽을 크게 낮추는 포괄적인 개발 도구 체인을 제공합니다.비바도 디자인 스위트는 PS 구성을 지원합니다., PL 논리 개발 및 시스템 수준의 시뮬레이션; PetaLinux는 장치 트리 사용자 정의 및 드라이버 통합을 지원하는 ARM 기반 리눅스 시스템의 빠른 구축을 가능하게합니다.비티스 통합 개발 플랫폼은 소프트웨어와 하드웨어 개발 워크플로우를 통합합니다., PS와 PL에서 C/C++/OpenCL 코드의 공동 컴파일을 지원하고, 심지어 CPU 코드의 일부를 FPGA 가속으로 자동으로 매핑합니다.풍부한 참조 디자인 라이브러리가 제공됩니다., 산업 비전, ADAS 및 5G 소형전지와 같은 시나리오를 다루고 있으며, 개발 주기를 3~6개월 단축할 수 있습니다.

높은 신뢰성 및 안전성, 까다로운 시나리오에 적합

의XAZU2EG-1SFVA625QAEC-Q100 테스트 및 인증에 합격하고 ISO 26262 ASIL-C 안전 표준을 준수하며, 포괄적인 보안 및 신뢰성 메커니즘을 통합합니다.보안 기능은 시스템 데이터와 펌웨어를 보호합니다., 조작 및 공격을 방지; 넓은 온도 설계 및 ECC 메모리 검증은 가혹한 환경에서 장치의 안정성을 향상시킵니다.전력 영역과 게이트 된 전력 섬 설계는 유연한 모듈 활성화 / 비활성화를 허용합니다., 성능을 유지하면서 전력 소비를 줄여 산업, 자동차 및 항공 우주 분야에서 까다로운 애플리케이션에 적합합니다.

IV. 전형적인 응용 시나리오

위와 같은 장점을 바탕으로,XAZU2EG-1SFVA625Q, 높은 밀도 논리, 강력한 이질적인 처리 능력과 높은 신뢰성으로 여러 고급 부문에서 널리 채택되었으며, 임베디드 시스템의 핵심 구성 요소가되었습니다:

산업용 스마트 터미널

스마트 공장과 산업 사물 인터넷 (IIoT) 시나리오에서는 엣지 컴퓨팅 허브로서 센서 데이터의 실시간 처리, 산업 비전 검사,모터 제어 및 네트워크 통신산업용 로봇, 스마트 검사 장비 및 산업용 게이트웨이와 같은 제품에 적합하며 생산 프로세스의 지능적이고 자동화된 관리를 가능하게합니다.

자동차 전자기기

자동차용 부품으로서 고급 운전자 보조 시스템 (ADAS), 차량 내 엔터테인먼트 시스템 및 차량 게이트웨이와 호환됩니다.그것은 환경 인식 데이터 처리와 같은 기능을 수행 할 수 있습니다, 이미지 렌더링 및 차량 내 통신 프로토콜 분석, 자동차 부문의 엄격한 안전, 실시간 성능 및 신뢰성 요구 사항을 충족합니다.

항공우주 및 국방

항공우주 응용 분야에서 이러한 솔루션은 항공 전자 및 무인 항공기 (UAV) 제어 시스템에서 사용됩니다.높은 신뢰성 및 강력한 컴퓨팅 기능, 그들은 비행 데이터 수집, 탐사 제어 및 암호화된 통신과 같은 작업을 처리하며 극단적인 환경에서 안정적인 운영 요구 사항을 충족합니다.

의료 및 멀티미디어

의료기기에서는 의료 영상 및 생명 신호 모니터링 장비에서 이미지 신호 처리, 데이터 전송 및 실시간 제어; 멀티미디어 응용 프로그램에서,4K/8K 비디오 인코딩 및 디코딩에 사용됩니다., 그리고 고화질 디스플레이 장치, 원활한 멀티미디어 경험을 제공합니다.

V. 요약

엑실린스의 중급 플래그십 제품으로XAZU2EG-1SFVA625QXA ZynqTM UltraScale+TM MPSoC 시리즈, 그것은 고밀도 FPGA 논리, 멀티 코어 ARM 프로세서 및 GPU의 장점을 결합하여 성능을 균형을 맞추기 위해유연성, 신뢰성 및 개발자 친화성 16nm FinFET 프로세스, 넓은 온도 범위 디자인광범위한 인터페이스와 강력한 보안 메커니즘은 다양한 까다로운 환경에 적응 할 수 있습니다.산업, 자동차 및 항공 우주 응용 분야를 포함한 복잡한 작업을 처리 할 수 있으며 추가 외부 칩이 필요하지 않습니다.비용과 전력 소비를 줄이는 동시에 시스템 설계를 크게 단순화합니다..

고성능, 저전력 및 고 통합 임베디드 시스템에 대한 추세 가운데,XAZU2EG-1SFVA625Q, 독특한 이질적인 아키텍처와 포괄적인 제품 장점으로 전통적인 임베디드 시스템과 고급 지능형 애플리케이션을 연결하는 중요한 다리 역할을합니다.기술자 들 에게 전례 가 없는 설계 자유 를 제공합니다, 다양한 고급 임베디드 제품의 신속한 배포와 업그레이드를 촉진합니다.