FPGAs Cyclone® IV
A família de FPGAs Cyclone® IV amplia a liderança da série Intel® Cyclone® ao fornecer FPGAs de baixa potência com opções de transceptores. Ideal para aplicativos de alto volume sensíveis ao custo, os FPGAs Cyclone® IV permitem atender aos crescentes requisitos de largura de banda. A família de produtos é recomendada para aplicativos e projetos centrados na borda.
Consulte também: software de projeto, loja de projetos, downloads, comunidade e suporte para os FPGAs Cyclone® IVFPGAs Cyclone® IV
FPGA Cyclone® IV GX
A arquitetura consiste em até 150 mil elementos lógicos (LEs) dispostos verticalmente.
FPGA Cyclone® IV E
A arquitetura consiste em até 115 mil elementos lógicos (LEs) dispostos verticalmente.
Benefícios
Otimização dos custos do sistema
Todos os FPGAs Cyclone® IV exigem apenas duas fontes de alimentação para operação, simplificando a sua rede de distribuição de energia e economizando custos de placa, o espaço na placa e o tempo do projeto. Com os transceptores integrados na arquitetura do FPGA Cyclone® IV, você terá um projeto de placa e uma integração simplificados. Além disso, a flexibilidade da arquitetura de clocking do transceptor permite implementar vários protocolos, enquanto utiliza plenamente todos os recursos dos transceptores disponíveis. A integração e a flexibilidade do FPGA Cyclone® IV GX permite que você projete em um sistema menor de custo otimizado, reduzindo seus custos totais de sistema.
Reduz o consumo de energia
Baseados em um processo de 60 nm de baixa potência otimizado, os FPGAs Cyclone® IV E ampliam a liderança de baixa potência dos FPGAs Cyclone® III da geração anterior. Os FPGAs Cyclone® IV E reduzem a tensão do núcleo, o que reduz a potência total em 25% em comparação com o predecessor. Com os FPGAs de transceptor Cyclone® IV GX, é possível construir uma ponte PCI Express* para Ethernet Gigabit por menos de 1,5 watts.
Os FPGAs Cyclone® IV da Intel são otimizados para o menor consumo de energia, ajudando a gerenciar melhor seus requisitos térmicos. Como resultado, é possível reduzir ou eliminar os custos de resfriamento do sistema e também ampliar a autonomia da bateria para aplicações portáteis.Consumo de energia do FPGA Cyclone® IV
A família de FPGAs Cyclone® IV demonstra a liderança da Intel nas ofertas de FPGAs com eficiência energética. Com arquitetura e silício avançados, tecnologia de processo de semicondutores avançada e ferramentas de gerenciamento de energia, o consumo de potência dos FPGAs Cyclone® IV foi reduzido em até 25% em comparação com os FPGAs Cyclone® III.
A figura seguinte mostra o consumo de potência estática dos dispositivos Cyclone® IV E em uma temperatura de junção de 85 °C. O menor dispositivo Cyclone® IV EP4CE6 consome apenas 38 mW a 85 °C e o maior dispositivo Cyclone® IV EP4CE115 consome apenas 163 mW de potência estática a 85 °C.Benefícios do baixo consumo de energia
Reduzir o consumo de energia de dispositivos de lógica programáveis oferece benefícios de longo alcance para muitas aplicações. No entanto, o menor consumo de energia é apenas um aspecto da potência do sistema. A figura seguinte mostra que os FPGAs Cyclone® IV GX reduzem o consumo de energia do FPGA em uma média de 30%.
Otimizações de silício e arquitetura
A potência estática pode aumentar dramaticamente com o processo de semicondutores submicrônicos se estratégias de redução de potência não forem empregadas. O consumo de potência estática aumenta com as tecnologias de processo submicrônicas, em grande parte devido ao aumento da fuga de corrente sublimiar.
Ao empregar uma tecnologia de processo de baixa potência (LP) tradicionalmente usada pelos principais fabricantes de semicondutores para componentes de celulares, a Intel minimizou as correntes de fuga com baixa potência estática. As geometrias menores possibilitadas por este processo avançado, combinadas com otimizações de arquitetura, permitem que os FPGAs Cyclone® IV mantenham ao mínimo o consumo de potência dinâmica e estática. As melhorias de processo e arquitetura que a Intel emprega com os FPGAs Cyclone® IV incluem o uso de dielétrica de baixo k, comprimentos de canal e espessuras de óxido variáveis, e múltiplas voltagens de entrada do transistor.Estimativas e análise de consumo de energia precisas
A Intel suporta estimativas e análises de potência, desde o conceito do projeto até a implementação, com as ferramentas de projeto de gerenciamento de energia mais precisas e completas. A Intel oferece estimativas de potência de silício de até 125 °C e de pior cenário para as famílias de FPGA de baixo custo em toda a sua suíte de ferramentas. A Intel oferece os seguintes recursos de estimativa e análise de potência:
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Estimador de consumo de energia inicial do Cyclone® IVTecnologia de análise e otimização de energia Intel® Quartus® PrimeCentro de recursos de gerenciamento de energia.
A Intel usa mais de 5.000 configurações de teste diferentes para medir o consumo de energia de componentes individuais em um FPGA da série Intel® Cyclone®. Cada configuração é focada em medir um único componente de circuito do FPGA em uma configuração específica.
Otimização de consumo de energia do Intel® Quartus® Prime
Os detalhes de implementação do projeto podem melhorar o desempenho, minimizar a área e reduzir o consumo de energia. Historicamente, as concessões de desempenho e área tem sido automatizadas no nível de transferência entre registradores (RTL) através do fluxo de projeto de posicionamento e roteamento.
As ferramentas de otimização de consumo de energia do Software Intel® Quartus® Prime usam automaticamente os recursos da arquitetura dos FPGAs Cyclone® IV para reduzir o consumo de potência dinâmica em até 25% em comparação com os FPGAs Cyclone® III.O Software de desenvolvimento Intel® Quartus® Prime possui muitas otimizações de consumo de energia automáticas para o desenvolvedor, mas fornece uma utilização ideal da arquitetura do FPGA para minimizar o consumo de energia. Por exemplo, com o Software Intel® Quartus® Prime, é possível:
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Transformar os principais blocos funcionais.
Mapear as RAMs de usuário para que usem menos energia.Reestruturar a lógica para reduzir a potência dinâmica.Selecionar corretamente as entradas lógicas para minimizar a capacitância em redes com alta alternância.Reduz a área e a necessidade de fiação para a lógica do núcleo, de modo a minimizar a potência dinâmica no roteamento.Modificar o posicionamento para reduzir a potência de clocking.
Consumo de potência estática típico do Cyclone® IV E
Economias no consumo de energia do sistema usando FPGAs Cyclone® IV GX
A combinação de maior integração e um FPGA Cyclone® IV GX com baixo consumo de energia resulta em benefícios de nível de sistema significativos para uma variedade de aplicações:
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Dispositivos portáteis alimentados por bateriaAmbientes com restrição de espaço e outros ambientes termicamente desafiadores.Aplicações sensíveis ao preço onde sistemas de resfriamento não são econômicos.
Recursos
Os FPGAs Cyclone® IV continuam a tradição da série Intel® Cyclone® de oferecer baixo consumo de energia e alta funcionalidade. Os FPGAs Cyclone® IV GX apresentam transceptores integrados de até 3,125 Gbps.
A malha central de lógica e roteamento é cercada por elementos de E/S (IOEs) e malhas de captura de fase (PLLs). Ambos os dispositivos GX e E possuem quatro PLLs de uso geral localizadas em cada canto da matriz. O FPGA Cyclone® IV GX possui elementos de E/S nos lados superior, inferior e direito da matriz, enquanto o FPGA Cyclone® IV E possui E/S em todos os quatro lados da matriz. O lado esquerdo da matriz do FPGA Cyclone® IV GX possui até oito transceptores em duas quadras consistindo de quatro transceptores por quadra. Os lados superior e inferior de cada quadra de transceptores possuem uma PLL multiúso (MPLL) que pode ser usada pelos transceptores ou pela malha do FPGA.
Transceptores integrados
Os FPGAs Cyclone® IV GX são construídos com a comprovada tecnologia de transceptores GX da Intel, conhecida pelo excelente desempenho de jitter e integridade de sinal superior. A variante do transceptor compatível com PCI-SIG suporta uma ampla variedade de protocolos seriais. Os FPGAs Cyclone® IV GX também possuem blocos de Hard IP para PCI Express x1, x2, e x4 em configurações de rootport e endpoint.
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