Infineon XC3S400-4FT256C

Отличный выбор! Infineon XC3S400-4FT256C — это микросхема программируемой логики (FPGA) из знаменитого семейства Spartan-3 компании Xilinx (которое теперь принадлежит и производится компанией Infineon после серии приобретений).

Вот подробное описание, технические характеристики и информация о совместимости.

Описание

XC3S400-4FT256C — это FPGA средней плотности из семейства Spartan-3, оптимизированного для высокопроизводительных, экономичных решений. Эта серия была революционной для своего времени, предлагая лучшее в своем классе соотношение цена/производительность/потребление.

• Назначение: Универсальная программируемая логическая матрица. Используется для реализации цифровых схем любой сложности — от простых интерфейсов (UART, SPI, I2C) и контроллеров до сложных процессорных систем, DSP-блоков и протоколов связи.
• Ключевые преимущества семейства Spartan-3: Низкая стоимость за логический элемент, встроенные блоки умножения (DSP), эффективная архитектура с распределенной и блочной RAM, поддержка множества стандартов ввода-вывода.
• Особенность корпуса: FT256 — это корпус Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA) с 256 выводами. Он предназначен для поверхностного монтажа (SMD) и требует профессиональной пайки (рефлоу).

Полная расшифровка маркировки

• XC3S: Семейство — Spartan-3.
• 400: Примерное количество системных логических ячеек (System Gates) — 400K. Фактически, это модель с 8064 логическими ячейками (Logic Cells).
• -4: Класс скорости. -4 — самый медленный в линейке Spartan-3 (но при этом наиболее энергоэффективный). Более высокие скорости обозначаются как -5 (стандартная) и -6 (высокоскоростная).
• F: Тип корпуса — Fine-Pitch Ball Grid Array (FBGA).
• T: Диапазон рабочих температур — Коммерческий (Commercial): 0°C до +85°C (J — промышленный от -40°C до +100°C, I — расширенный промышленный от -40°C до +100°C с улучшенными характеристиками).
• 256: Количество выводов в корпусе — 256.
• C: Технология — Pb-Free (бессвинцовый) и соответствует RoHS.

Технические характеристики

| Параметр | Значение для XC3S400 | Примечание | | :--- | :--- | :--- | | Логические ресурсы | | | | • Логические ячейки (Logic Cells) | 8,064 | | | • Эквивалентные системные вентили | 400,000 | | | • Срезы (Slices) | 3,584 | 1 Slice = 2 LUT + 2 триггера | | • 4-входные LUT | 7,168 | | | • Триггеры (Flip-Flops) | 7,168 | | | Встроенная память | | | | • Распределенная RAM (Distributed RAM) | 56 Кбит | | | • Блочная RAM (Block RAM, 18 Кбит каждая) | 288 Кбит (16 блоков) | | | Тактовые ресурсы | | | | • Цифровые часы (Digital Clock Managers - DCM) | 4 | Для умножения/деления частоты, фазирования | | • Глобальные тактовые линии | 8 | | | Ввод-Вывод | | | | • Максимальное число пользовательских I/O | 173 | Зависит от конфигурации и корпуса (для FT256) | | • Стандарты ввода-вывода | LVTTL, LVCMOS (1.8V-3.3V), PCI (33/66MHz), HSTL, SSTL | Поддерживают широкий диапазон напряжений. | | Производительность | | | | • Максимальная частота сдвига регистра | ~200 МГц | Зависит от проекта и класса скорости (-4) | | • Встроенные аппаратные умножители | 16 (18x18 бит) | Для DSP-операций (фильтры, БПФ) | | Конфигурация | | | | • Типы загрузки | Serial (Master/Slave), Parallel, JTAG, SPI Flash | Конфигурация хранится во внешней памяти. | | Напряжения питания | | | | • Ядро (Vccint) | 1.2V | Основное питание логики. | | • Ввод-вывод (Vcco) | 1.8V, 2.5V, 3.3V (на банк) | Для каждого банка I/O независимо. | | • Вспомогательное (Vccaux) | 2.5V | Питание DCM, JTAG, распределенной памяти. | | Техпроцесс | 90 нм | | | Корпус | FT256 (17x17 мм, шаг 0.8 мм) | |

Парт-номера (полные аналоги)

Основные отличия в маркировке связаны с температурным диапазоном и типом корпуса. Для XC3S400 в корпусе 256-pin FBGA существуют:

• XC3S400-4FT256C (стандартный, коммерческий диапазон, бессвинцовый) — основная модель.
• XC3S400-4FT256I (расширенный промышленный диапазон -40°C...+100°C, бессвинцовый).
• XC3S400-4FTG256C (аналогичен FT256, "G" может указывать на более экологичный вариант корпуса, технически совместим).

Важно: Для новых разработок эти чипы имеют статус "Not Recommended for New Designs (NRND)" или "End-of-Life (EOL)". Покупка возможна только на остатках или с перераспределения.

Совместимые модели (Альтернативы и аналоги)

1. Внутри семейства Spartan-3 (прямая совместимость)

Замена на модель с большим или меньшим количеством ресурсов в том же корпусе FT256. Это наиболее простой путь, если ресурсов не хватает или они в избытке. Потребует перенастройки проекта в IDE.

• Меньшая емкость: XC3S200-4FT256C
• Большая емкость: XC3S700AN-4FGG256C (Spartan-3AN, с внутренней Flash-памятью, но важно проверить совместимость выводов!).
• Большая емкость (другой корпус): XC3S1000, XC3S1500, XC3S2000 (имеют больше выводов, корпуса >256).

2. Последующие поколения Xilinx/Infineon (Миграция проекта)

Потребует полного перепроектирования и переноса кода в новой среде разработки (Vivado вместо ISE). Это путь для новых проектов.

• Spartan-6 (45 нм): XC6SLX45T, XC6SLX75T. Значительно более производительные, энергоэффективные, с улучшенными блоками DSP и памятью. Логическая миграция возможна на уровне HDL-кода.
• Spartan-7 (28 нм): XC7S50. Часть современного семейства 7-й серии, поддерживается в Vivado, предлагает лучшие характеристики.
• Artix-7 (28 нм): XC7A35T, XC7A50T. Более высокопроизводительная альтернатива Spartan-7 с трансиверами (есть и без них). Оптимальный выбор для новых сложных разработок.

3. Аналоги от других производителей (Конкурентные замены)

Потребует полной переработки проекта с нуля на другой архитектуре и инструментах.

• Intel (Altera) Cyclone IV EP4CE6, EP4CE10. Классические конкуренты Spartan-3/6 по цене и производительности.
• Intel (Altera) Cyclone 10 LP 10CL016. Современные низкобюджетные FPGA.
• Lattice Semiconductor iCE40, ECP5. Ориентированы на рынок малопотребляющих и cost-чувствительных решений.
• Microchip (Microsemi) IGLOO2, PolarFire. Предлагают преимущества в стойкости и безопасности.

Краткий итог для разработчика:

• XC3S400-4FT256C — проверенная, недорогая FPGA для поддержки старых проектов или обучения.
• Статус: Устарела (EOL/NRND), не рекомендуется для новых изделий.
• Инструменты разработки: Используется Xilinx ISE Design Suite 14.7 (последняя версия, поддержка Windows 10 ограничена).
• Для новых проектов смотрите в сторону Spartan-6, Spartan-7 или Artix-7 от Infineon (Xilinx) с использованием современной среды Vivado.