2 Arria V系列：中端市場最佳性價比之王

　　2.1 Arria V系列 FPGA芯片基本描述

　?。?）28nm FPGA，在成本、功耗和性能上達(dá)到均衡；

　?。?）包括低功耗6G和10G串行收發(fā)器；

　?。?）總功耗比6G Arria II FPGA低40%；

　?。?）豐富的硬核IP模塊，提高了集成度；

　?。?）目前市場上支持10.3125Gbps收發(fā)器技術(shù)、功耗最低的中端FPGA。

　　2.2 Arria V系列 FPGA芯片市場優(yōu)勢

　　對于遠(yuǎn)程射頻單元、10G/40G線路卡以及廣播演播室等中端應(yīng)用，Arria V FPGA在成本和性能上達(dá)到了均衡，而總功耗是最低的。在所有中端FPGA系列中，Arria V系列的總功耗最低、靜態(tài)功耗最低、收發(fā)器功耗最低。

　　（1）均衡性優(yōu)勢

　　與前一代器件相比，功耗可降低至40%。在其同類FPGA中，該系列靜態(tài)功耗降低50%，收發(fā)器功耗降低50%。通過利用Altera成熟可靠的收發(fā)器領(lǐng)先技術(shù)以及第六代收發(fā)器IP，該系列經(jīng)過優(yōu)化，10.3125Gbps數(shù)據(jù)速率時，功耗只有100mW。Arria V FPGA在成本、性能和功耗上能夠達(dá)到均衡。

　　
圖 Arria V FPGA與Arria II相比功耗上的優(yōu)勢

　　（2）業(yè)界一流的低功耗技術(shù)

　　Arria V體系結(jié)構(gòu)、IP和開發(fā)工具結(jié)合TSMC的28LP工藝，使用戶能夠在成本、功耗和性能上很好的達(dá)到均衡；能滿足了無線、寬帶等應(yīng)用領(lǐng)域獨(dú)特的需求；確保用戶在應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)每瓦最佳性能。

　　a.任何中端FPGA中最低的靜態(tài)功耗 （《 800 mW，500K邏輯單元）；

　　b.中端FPGA中，功耗最低的串行收發(fā)器（6.375Gbps時每通道最大功耗小于100mW，10.3125Gbps時每通道最大功耗小于140mW）；

　　c.總功耗比6.375Gbps Arria II FPGA低40%；

　　d.處理性能超過4，000MIPS（Dhrystones 2.1基準(zhǔn)測試），功耗不到1.8W（對于SoC FPGA）；

　　e.硬核知識產(chǎn)權(quán)（IP），適用于存儲器接口、處理器和PCI Express標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步降低了總功耗。

　?。?）豐富的硬核IP模塊

　　Arria V系列體系結(jié)構(gòu)集成了豐富的硬核IP模塊，包括：

　　a.支持Mobile DDR、LPDDR2 SDRAM和533-MHz DDR3 SDRAM的增強(qiáng)存儲器控制器，提供可選糾錯碼（ECC）支持；

　　b.提供多功能支持的PCI Express Gen2 x4；

　　c.針對有限沖擊響應(yīng)（FIR）濾波器進(jìn)行了優(yōu)化的精度可調(diào)DSP模塊；

　　d.HPS （對于SoC FPGA）：雙核ARM CortexTM-A9 MPCoreTM處理器；嵌入式外設(shè)（以太網(wǎng)、USB、閃存等）；寬帶（》125 Gbps）HPS-FPGA互聯(lián)。

　　采用可立即使用的功能，與軟核邏輯實(shí)現(xiàn)相比，這些硬核IP模塊的功耗更低，從而簡化了設(shè)計(jì)過程，為工程師提供更多的邏輯資源，開發(fā)具有一定優(yōu)勢的產(chǎn)品功能。此外，Arria V FPGA還提供最全面的設(shè)計(jì)保護(hù)功能，包括支持易失和非易失密鑰的256位高級加密標(biāo)準(zhǔn)。

　　硬核IP功能以及集成10.3125-Gbps收發(fā)器等特性使得Arria V FPGA成為滿足中端應(yīng)用性能和各種標(biāo)準(zhǔn)需求的理想選擇，這些應(yīng)用包括無線、固網(wǎng)、廣播和視頻最終市場等。

　　2.3 Arria V系列 FPGA芯片型號對比

　　Arria V系列FPGA型號包括Arria V GT FPGA、Arria V GX FPGA、Arria V SX FPGA、Arria V ST FPGA四個型號。具體型號說明及其相關(guān)參數(shù)對比詳見表1、表2、表3：

　　表1 Arria V系列FPGA型號及說明

　　表2 Arria V系列不同型號FPGA乘法器數(shù)量對比

　　表3 Arria V系列不同型號FPGA的內(nèi)存容量及其分布對比

　　縱觀表1、表2和表3可知：根據(jù)四大型號具體描述以及各種參數(shù)對比，Arria V系列適用于遠(yuǎn)程射頻前端、演播混音器和10G/40G線路卡等應(yīng)用；此外，Arria V系列密度范圍高達(dá)503K邏輯單元（LE），收發(fā)器工作速率高達(dá)10.3125 Gbps，并提供可選嵌入式雙核ARM Cortex-A9 MPCore處理器，支持工程師選擇最能滿足其需求的器件，F(xiàn)PGA工程師便可根據(jù)具體需求來選擇適合自己的FPGA芯片。

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　　2.4 Arria V系列 FPGA芯片典型應(yīng)用

　　通過上面的特性說明，Arria V FPGA在主流應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)了最低功耗和最低系統(tǒng)成本。在下面的應(yīng)用領(lǐng)域中，我們可以詳細(xì)了解Arria V FPGA是怎樣幫助工程師突出解決方案優(yōu)勢的：

　　（1）無線通信（遠(yuǎn)程射頻前端、基帶處理、通道卡和其他大批量基礎(chǔ)設(shè)備）

　　近十年來互聯(lián)網(wǎng)的爆炸性增長導(dǎo)致對大眾化高速互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)的需求越來越大。無線互聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)在家庭和辦公室之外提供網(wǎng)絡(luò)接入，滿足了這種不斷增長的需求。目前有很多無線應(yīng)用方案，能夠滿足各種不同的要求，使您能夠持續(xù)、方便、靈活地訪問網(wǎng)站最新信息。

　　移動蜂窩通信從傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)發(fā)展到了今天的正交頻分復(fù)用接入（OFDMA）和多輸入多輸出（MIMO） 4G數(shù)字系統(tǒng)。對于高速數(shù)據(jù)服務(wù)，與W-CDMA和cdma2000等3G技術(shù)相比，3G+標(biāo)準(zhǔn)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的峰值數(shù)據(jù)速率。例如，高速下行鏈路分組接入（HSDPA）和高速上行鏈路分組接入（HSUPA）技術(shù)將W-CDMA的下行鏈路和上行鏈路數(shù)據(jù)速率分別提高到14.4 Mbps和5.6 Mbps?；?G合作伙伴計(jì)劃（3GPP）的長期發(fā)展（LTE）標(biāo)準(zhǔn)下一代網(wǎng)絡(luò)目前正在進(jìn)行原型開發(fā)，準(zhǔn)備進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。

　　
圖 描述了各種無線應(yīng)用方案的移動性和數(shù)據(jù)數(shù)率

　　寬帶無線接入技術(shù)具有很大的市場潛力，使得微波接入全球互通（WiMAX）技術(shù)越來越流行。WiMAX 802.16e-2005支持城域網(wǎng)（MAN）范圍內(nèi)的移動高速互聯(lián)網(wǎng)接入，使用正交頻分復(fù)用接入（OFDMA）和多輸入多輸出（MIMO）技術(shù)等高級信號處理方案。WiMAX 802.16e-2005作為一種固定無線技術(shù)，將在新網(wǎng)絡(luò)實(shí)施以及新興市場上扮演重要角色。

　　隨著半導(dǎo)體技術(shù)和信號處理技術(shù)的進(jìn)步，無線標(biāo)準(zhǔn)和系統(tǒng)本身也在不斷發(fā)展。這就需要一個可以提供較寬處理帶寬，具有產(chǎn)品及時面市優(yōu)勢的靈活硬件平臺來滿足這些需求。Altera 的可編程邏輯器件（PLD）提供 高性能 產(chǎn)品組合以及低成本FPGA，結(jié)合低成本HardCopy? ASIC無風(fēng)險移植技術(shù)，為無線基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì)提供所需的處理帶寬和靈活性。為縮短產(chǎn)品面市時間，Altera 還提供多種知識產(chǎn)權(quán) （IP）、參考設(shè)計(jì)，以及來自Altera無線支撐系統(tǒng)的合作伙伴現(xiàn)成解決方案。

　　（2）廣播（高清晰（HD）視頻攝像機(jī)、視頻會議設(shè)備和演播室調(diào)音臺）

　　電視廣播正在由模擬向數(shù)字轉(zhuǎn)換，為廣播設(shè)備生產(chǎn)商、電視廣播公司和寬帶服務(wù)提供商帶來了新的商業(yè)機(jī)遇。而且，互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視（IPTV）和移動電視等新的節(jié)目內(nèi)容傳送方式也在不斷發(fā)展中，并迅速開始實(shí)施。數(shù)字高清晰（HD）節(jié)目內(nèi)容的普及使得HD電視機(jī)消費(fèi)用戶的數(shù)量創(chuàng)下了新記錄。實(shí)現(xiàn)這一切的基礎(chǔ)在于能否提高音頻/視頻質(zhì)量，降低比特率，并減小傳送成本，以滿足越來越迫切的需求。為了能夠在競爭中脫穎而出，設(shè)備生產(chǎn)商在其視頻產(chǎn)品和傳送設(shè)備中采用了Altera領(lǐng)先于市場的解決方案。Altera提供豐富的可編程器件以及HardCopy ASIC，具有經(jīng)過優(yōu)化的廣播知識產(chǎn)權(quán)（IP）內(nèi)核、功能強(qiáng)大的設(shè)計(jì)軟件以及各種開發(fā)套件，幫助您建立使用方便的全套廣播系統(tǒng)。

　　Altera視頻工作臺高度集成了IP、設(shè)計(jì)工具和硬件，幫助視頻系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員：

　　a.完成1080p HD、4K以及更高分辨率的多通道視頻處理功能

　　b.采用經(jīng)過硬件驗(yàn)證的可定制參考設(shè)計(jì)縮短設(shè)計(jì)周期

　　c.在硬件中高效的集成定制視頻處理功能

　　d.避免了采用高成本的外部PHY和時鐘元器件，例如，DisplayPort、高清晰多媒體接口（HDMI）和壓控振蕩器（VCXO）等使用的元器件。

　　e.解決存儲器子系統(tǒng)和相關(guān)帶寬等難題

　　f.采用一系列調(diào)試、監(jiān)視、仿真和分析工具，簡化開發(fā)工作。

　　g.在一個硬件平臺上滿足多種設(shè)備需求，從而提高工作效率。

　　很多設(shè)備生產(chǎn)商和系統(tǒng)集成商在大量的應(yīng)用中成功采用了Altera視頻工作臺，例如：

　　a.前端：視頻傳送、Edge-QAM、SMPTE 2022 IP承載視頻，等。

　　b.演播：后期制作、采集、攝像機(jī)、轉(zhuǎn)換器、路由器，等。

　　c.專業(yè)音頻和視頻：視頻會議或者遠(yuǎn)程監(jiān)控、Ethernet AVB、數(shù)字簽名，等。

　　d.數(shù)字影院：投影機(jī)、視頻處理、JPEG2K、H.264 CODEC，等。

　?。?）固網(wǎng)
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　　固網(wǎng)的發(fā)展非常迅速，接入網(wǎng)融合了多種服務(wù)，支持語音、視頻和數(shù)據(jù)傳送。創(chuàng)新的接入技術(shù)需要靈活的平臺以迅速實(shí)現(xiàn)解決方案，而大批量應(yīng)用市場則需要低成本解決方案。在接入設(shè)備中使用Altera的低成本可編程邏輯和HardCopy? ASIC是實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的快速無風(fēng)險途徑。接入網(wǎng)流量的大幅度增長導(dǎo)致對高性能芯片和接口技術(shù)的迫切需求。Altera的28-nm Stratix V FPGA和HardCopy V ASIC針對高端通信應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，并著重提供豐富的存儲器，支持串行接口體系結(jié)構(gòu)。

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