在探索宇宙奧秘的漫漫征途中，中微子作為一種神秘的基本粒子，始終吸引著科學(xué)家們的目光。中微子幾乎不與物質(zhì)相互作用，卻攜帶了宇宙誕生、恒星演化以及超新星爆發(fā)等重大宇宙事件的關(guān)鍵信息。然而，由于其特殊性質(zhì)，對中微子事件的探測成為了極具挑戰(zhàn)性的任務(wù)。近年來，基于FPGA的解決方案和先進(jìn)的傳感器數(shù)據(jù)處理技術(shù)異軍突起，為中微子事件探測開辟了新的路徑，實現(xiàn)了高效、實時的探測成果。

解決方案

Hyper-Kamiokande實驗是下一代中微子天文臺，旨在探索粒子物理學(xué)和天體物理學(xué)的基本問題。這個下一代中微子觀測站利用基于瑞蘇盈科FPGA解決方案和先進(jìn)的傳感器數(shù)據(jù)處理技術(shù)，實現(xiàn)了高效、實時的中微子事件探測。瑞蘇盈科Mercury+ XU8片上系統(tǒng)（SoC）核心板通過結(jié)合AMD Zynq UltraScale+ MPSoC系列芯片和高速DDR4 ECC SDRAM、eMMC flash、QSPI flash、雙Gigabit Ethernet PHY、雙USB 3.0形成了一個完整的、功能強(qiáng)大的嵌入式處理系統(tǒng)。

Mercury+ XU8（AMD Zynq UltraScale+ MPSoC）應(yīng)用于科學(xué)研究，例如粒子物理學(xué)：用于基礎(chǔ)研究的中微子探測和分析，天體物理學(xué)：利用尖端探測系統(tǒng)探索宇宙現(xiàn)象，大型實驗：在復(fù)雜環(huán)境中自主長期運行，為各類科學(xué)研究提供助力。

實時數(shù)據(jù)處理：強(qiáng)化傳感器數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)高效的事件探測

可靠性和自主性：系統(tǒng)設(shè)計用于長時間不間斷運行

可擴(kuò)展架構(gòu)：適用于需要穩(wěn)健數(shù)據(jù)處理的大規(guī)?？茖W(xué)實驗

Mercury+ XU8

Mercury+ XU8亮點

基于AMD Zynq Ultrascale+ MPSoC XCZU4CG/5EV/7EV

PS端（DDR4 ECC SDRAM）和PL端（DDR4 SDRAM）2個獨立的內(nèi)存通道

最高28.8 GByte/sec內(nèi)存帶寬

提供PCIe Gen3 x 16，PCIe Gen2 x 4，2 x USB 3.0，2x Gigabit Ethernet

多個型號可供選擇，提供工業(yè)級型號

采用3個168-pin Hirose FX10連接器，引出236個用戶I/O

提供Linux BSP和工具鏈

功能強(qiáng)大、身材小巧的FPGA核心板

Mercury+ XU8底視圖

Mercury+ XU8益處

一個完整而強(qiáng)大的嵌入式處理系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，節(jié)省空間

大容量，高帶寬內(nèi)存，PS端DDR4 ECC SDRAM高達(dá)8 GByte，PL端DDR4 RAM高達(dá)4 GByte

高帶寬的數(shù)據(jù)傳輸；PCIe Gen3 x 16，PCIe Gen2 x 4，USB 3.0，在低集成成本下實現(xiàn)大量的LVDS差分對提供高速數(shù)據(jù)I/O

高效率的DC/DC整流器，極低功耗

支持Linux嵌入式操作系統(tǒng)

Mercury+ XU8結(jié)構(gòu)框圖

來自客戶的反饋

哥白尼天文中心的工程學(xué)博士Marcin Ziembicki在Embedded World 2025上介紹了Hyper-Kamiokande實驗背后的先進(jìn)技術(shù)。Hyper-Kamiokande實驗項目集成了基于瑞蘇盈科FPGA的解決方案和先進(jìn)的傳感器數(shù)據(jù)處理技術(shù)，促進(jìn)了粒子物理學(xué)的基本技術(shù)發(fā)展，實現(xiàn)了高效、實時的中微子事件探測。