Xilinx ZYNQ UltraScale+系列产品介绍

Zynq UltraScale+MPSoC是Xilinx推出的第二代多处理SoC系统，它在第一代Zynq-7000的基础上进行了全面升级。

本文主要介绍一下Xilinx ZYNQ UltraScale+系列产品知识，包括主要优势和各子系列产品的特点。

一、介绍

该芯片基于业内最先进的16nm FinFET+工艺制程打造，整合了64位ARM Cortex-A53处理器、512位ARM Mali-400 MP2图形处理器以及可编程逻辑单元，具有强大的计算能力和强大的扩展性，广泛应用于工业自动化、人工智能、无人驾驶等领域。

Zynq UltraScale+ MPSoC共有四个大的系列：CG系列、EG系列、EV系列和RF系列。

其中，EG和EV系列提供汽车级和军品级器件，具有更高的安全性能和可靠性。

相较于上一代ZYNQ-7000产品，该系列器件在性能、存储和互联等方面都实现了重大突破，主要有：

1、CPU性能得到显著提升，采用了64位四核1.3GHz Cortex-A53 APU（CG系列是双核）和可运行在独立、锁步模式的双核533MHz Cortex-R5 RPU，具有强大的计算能力和扩展性；

2、静态存储采用了高达36Mb的高密度片上UltraRAM静态存储器，在通信等应用中可以完美取代片外SRAM；

3、高速互联方面，增强了PS MIO性能，集成了PCIe2.1x4、SATA3.0、DP1.2、USB3.0等高速接口；PL高速收发器单通道速率达到32.75Gbps，集成了PCIExpress Gen 3 x16、150G Interlaken、100G Ethernet MAC/PCS等高速互联资源；

4、电源管理采用了先进的multi-domain、multi-island电源管理系统，支持LPS子系统（符合ASIL-C和SIL3等标准）和FPS子系统（符合ASIL-B和SIL2等标准）两类功耗模式工作；

5、高速数据转换方面，RF系列集成了增强的12bit/4.096GSPS RF数据直采ADC和14bit/6.554GSPS RF DAC；

6、视频处理性能方面，EV系列集成了H.265/264视频Codec，可提供10位像素深度下4K/P60的编解码性能；

7、增强的安全性能方面，支持4096bit RSA签名（带384bitSHA-3）和256bit AES认证。

二、CG系列

CG系列的APU为双核A53，没有Video Codec，也没有GPU，但提供了16.3Gbps高速GTH收发器资源。

相较于其他系列，CG系列器件的逻辑资源范围覆盖了103K~600K，同时也提供了不带高速收发器和UltraRAM资源的Very Low Cost版本，并且有19×19mm A484和21×21mm A625的小尺寸封装，是在一般应用中最实用、最经济的系列之一。

CG系列器件主要应用于传感处理系统、电机和控制系统、音视频系统、数据采集和互连系统、存储系统等领域。

三、EG系列

EG系列的CPU为四核Cortex-A53和双核 Arm Cortex-R5F，GPU是Mali-400MP2。

这个系列有大规模逻辑资源和丰富的高速互联资源。该系列逻辑资源范围广泛，覆盖103K~1143K，同时提供了各种GTH、GTY、100G EMAC、150G Interlaken、PCIe Gen3 x16等高速互联资源，还集成了丰富的Ultra RAM和DSP资源。因此，EG系列的器件特别适合于对计算能力要求高、互联通信带宽高时延小的应用领域，如数据中心、云计算、人工智能、机器视觉、高性能医疗仪器等。

三、EV系列

EV系列在EG系列基础上，配置有H.265/H.264 Codec硬核资源，共有三个型号：ZU4EV（192K）、ZU5EV（256K）和ZU7EV（504K），最小封装为23×23mm的C784。

目前来看，该系列器件的价格最便宜也约为400美元，对于一些高端视觉应用而言可能勉强可接受。EV系列器件主要面向视觉领域的应用，如实时姿态感知（AR/全息等）、图像检测、识别、跟踪、汽车辅助驾驶（ADAS）等高性能视觉应用。

四、RF系列

RF系列有5个型号：ZU21/25/27/28/29DR。除了ZU25DR外，其他型号的逻辑资源均为930K，Ultra RAM均为25Mb，DSP Slice均为4272个，同时拥有丰富的高速互联资源，可以看作是EV系列去除GPU并增加RF ADC/DAC之后的版本。

RF系列器件的ADC有12bit/4.096GSPS RF-ADC w/DDC和12bit/2.058GSPS RF-ADC w/DDC两个版本，还有14-bit/6.554GSPS RF-DAC w/DUC。ZU21/28DR还集成了SD-FEC。

该系列器件最大的目的是为了去掉中频，实现射频直接采集和直接放大。从性能配置上看，该系列器件主要针对的是通信市场，特别是5G市场。当然，军民用雷达、全球定位导航系统等领域也都可以使用。

该系列器件提供扩展温度级、工业级和军品级器件，单片价格高达1万美元以上，属于禁运清单产品。

审核编辑：汤梓红