zynq ultrascale

Zynq UltraScale+MPSoC是Xilinx推出的第二代多處理SoC系統(tǒng)，在第一代Zynq-7000的基礎(chǔ)上做了全面升級。

一、概述

Zynq UltraScale+MPSoC系列器件共有四個大的系列，分別是CG系列、EG系列和EV系列，其中EG系列和EV系列提供汽車級和軍品級器件。

相較與上一代ZYNQ-7000產(chǎn)品，器件性能優(yōu)越性主要體現(xiàn)在：

a)PS性能顯著提升：64bit四核1.3GHz Cortex-A53 APU(CG系列是雙核);可運行在獨立、鎖步模式的雙核533MHz Cortex-R5 RPU;

b)靜態(tài)存儲：采用高達36Mb的高密度片上UltraRAM靜態(tài)存儲器，在通信等應(yīng)用中可完美取代片外SRAM;

c)高速互聯(lián)：增強PS MIO性能，集成PCIe2.1x4、SATA3.0、DP1.2、USB3.0 等高速接口;PL高速收發(fā)器單通道速率達到32.75Gbps，集成了PCIExpress Gen 3 x16、150G Interlaken、100G Ethernet MAC/PCS等高速互聯(lián)資源;

d)電源管理：采用先進的multi-domain，multi-island電源管理系統(tǒng)，支持LPS子系統(tǒng)(符合ASIL-C和SIL3等標(biāo)準(zhǔn))和FPS子系統(tǒng)(符合ASIL-B和SIL2等標(biāo)準(zhǔn))兩類功耗模式工作;

e)高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換：RF系列集成增強的12bit/4.096GSPS RF數(shù)據(jù)直采ADC和14bit/6.554GSPS RF DAC;

f)視頻處理性能：EV系列集成H.265/264視頻Codec，可提供10位像素深度下4K/P60的編解碼性能;

g)增強的安全性能：支持4096bit RSA簽名(帶384bitSHA-3)和256bit AES認(rèn)證。

除此之外，器件的邏輯量、時鐘性能、DSP資源、DDR控制器帶寬、PS-PL交互帶寬等都得到了大幅度的提升，EV/EG系列還包括入門級Mali-400 GPU。當(dāng)然，價格上也有了質(zhì)的提升，便宜的也得數(shù)百美金，貴的嘛，高達數(shù)十萬美金[見過國內(nèi)用的最便宜的RF系列的，單片價格一萬美刀]。下圖1是Zynq UltraScale+ MPSoC系列器件的共有結(jié)構(gòu)框圖。

圖1 Zynq UltraScale+ MPSoC系列器件框圖

二、CG系列器件

CG系列器件APU為雙核A53，沒有Video Codec、GPU、只有16.3Gbps高速GTH收發(fā)器資源。

CG系列器件邏輯資源覆蓋103K~600K范圍，并且有不帶高速收發(fā)器和UltraRAM資源的Very Low Cost版本，封裝也有19×19mm A484和21×21mm A625的小尺寸封裝，是最有望能在一般應(yīng)用中能用得上、用得起的系列。

CG系列器件主要針對傳感處理系統(tǒng)、電機和控制系統(tǒng)、一般的音視頻系統(tǒng)、采集和互聯(lián)系統(tǒng)、存儲系統(tǒng)等領(lǐng)域。

三、EG系列器件

EG系列不含Video Codec，但是邏輯規(guī)模大、高速互聯(lián)資源強。該系列邏輯資源覆蓋103K~1143K，GTH、GTY、100G EMAC、150G Interlaken、PCIe Gen3 x16資源應(yīng)有盡有，Ultra RAM和DSP資源也特別豐富。

因此，EG系列的器件特別適合數(shù)據(jù)中心、云計算、AI、機器視覺、高性能醫(yī)療儀器等對計算能力要求高、互聯(lián)通信帶寬高時延小的的應(yīng)用領(lǐng)域。

四、EV系列器件

EV系列器件帶H.265/H.264 Codec硬核資源，只有三個型號，分別是ZU4EV(192K)、ZU5EV(256K)和ZU7EV(504K)，最小的封裝是23×23mm的C784，就目前來價格看，最便宜的約$400，一些高端視覺應(yīng)用中勉強可以接受。

該系列器件主要針對視覺領(lǐng)域的應(yīng)用，比如態(tài)勢感知(AR/全息等)、圖像檢測識別跟蹤等、汽車輔助駕駛(ADAS)等高性能視覺應(yīng)用。

五、RF系列器件

RF系列器件有ZU21/25/27/28/29DR 5個型號的器件，除ZU25DR外，其他型號的邏輯資源均為930K、Ultra RAM均為25Mb、DSP Slice均為4272個，其他高速互聯(lián)資源應(yīng)有盡有，可以看成是EV系列去除GPU、增加RF ADC/DAC的版本。

RF系列器件的ADC有12bit/4.096GSPS RF-ADC w/DDC和12bit/2.058GSPS RF-ADC w/DDC兩個版本、14-bit/6.554GSPS RF-DAC w/DUC。ZU21/28DR還集成了SD-FEC。最大的目的是想要去掉中頻，實現(xiàn)射頻直采和直放。

從性能配置上看，該系列器件主要針對的是通信市場，特別是5G市場。當(dāng)然，軍民用雷達、全球定位導(dǎo)航系統(tǒng)等也是通通可以用的。

該系列器件提供擴展溫度級、工業(yè)級和軍品級器件，單片價格$10000以上，屬于禁運清單產(chǎn)品。