Microsemi (Actel) EX256-FTQ100 — FPGA серии eX

Общее описание

EX256-FTQ100 — это программируемая логическая интегральная схема (FPGA) от компании Microsemi (ранее Actel), относящаяся к семейству eX (eXpress) — первому в индустрии семейству FPGA на основе антипредохранителей (antifuse) с напряжением питания ядра 2.5 В.

Семейство eX было разработано для применений, требующих:

• высокой надёжности и устойчивости к радиации;
• мгновенного включения (Instant-On, конфигурация «вшита» в кристалл);
• защиты от копирования (anti-fuse нельзя перепрограммировать);
• длительного срока службы (до 20+ лет).

Микросхема выпускалась в корпусе TQFP-100 (Thin Quad Flat Pack, 100 выводов), откуда суффикс FTQ100:

• F — тип корпуса (TQFP, тонкий QFP);
• TQ — TQFP;
• 100 — количество выводов.

Благодаря быстродействию, малому энергопотреблению и устойчивости к сбоям EX256 широко применялась в аэрокосмической, военной, промышленной и медицинской электронике.

Технические характеристики

Логическая ёмкость

| Параметр | Значение | |---|---| | Эквивалентных системных вентилей | 6 000 | | Типовых логических вентилей | 12 000 | | Логических модулей (Logic Modules) | 256 | | Триггеров (Registers/Flip-Flops) | 256 | | Максимальное число пользовательских I/O | 64 (в корпусе TQFP-100) |

Ресурсы ввода-вывода

• До 94 общих выводов (или 64 пользовательских I/O в зависимости от конфигурации корпуса);
• Программируемые банки I/O с поддержкой стандартов LVTTL, LVCMOS, 2.5 В / 3.3 В;
• Драйверы с настраиваемой силой тока.

Память и маршрутизация

• Внутренние программируемые соединения на anti-fuse;
• Нет встроенной пользовательской SRAM в этой модели (в отличие от серии eX с блоками памяти у более продвинутых моделей).

Питание

| Параметр | Значение | |---|---| | Напряжение ядра (VCCint) | 2.5 В ± 5% | | Напряжение I/O (VCCIO) | 2.5 В / 3.3 В | | Потребляемая мощность | низкая (мкА–мА) |

Основные особенности

• Non-volatile — единственный антифьюз-конфигуратор, работа сразу при включении (нет необходимости загрузки из внешней памяти).
• Live-at-Power-Up (LAPU) — активная работа до подачи полного питания.
• Радиационная стойкость — высокие показатели SEL/SEU (важно для аэрокосмоса).
• Безопасность — встроенная защита от считывания конфигурации.
• Low power — около 0.25 мВт/МГц для задействованного модуля, статическое потребление в мкА.

Быстродействие

• До 250 МГц тактовой частоты логики (зависит от маршрутов);
• Задержка логических модулей ~1 нс;
• Задержка триггера до логического выхода очень низкая благодаря anti-fuse соединениям.

Рабочие условия

| Параметр | Коммерч. | Индустр. | Воен./аэро | |---|---|---|---| | Температура | 0…+70 °C | −40…+85 °C | −55…+125 °C | | Корпус | TQFP-100 (14×14 мм, шаг 0.5 мм) | | |

Поддержка САПР

• Libero IDE (Libero Gold / Platinum / Silver);
• Designer (Actel/Microsemi);
• Синтез: Synplify, Precision, LeonardoSpectrum;
• Симуляция: ModelSim, VCS.

Парт-номера (Ordering Part Numbers)

Формат: EX256-[Temperature][Package][Speed]

Основные существовавшие коммерческие обозначения:

| Парт-номер | Темп. диапазон | Корпус | Скорость | |---|---|---|---| | EX256-FTQ100 | Commercial (C) | TQFP-100 | стандартная | | EX256-FTQ100I | Industrial (I) | TQFP-100 | стандартная | | EX256-FTQ100M | Military (M) | TQFP-100 | стандартная | | EX256-FTQ100B | Military screened | TQFP-100 | стандартная | | EX256-FTQ100-1 | Commercial, grade 1 | TQFP-100 | -1 (быстрее) | | EX256-FTQ100-2 | Commercial, grade 2 | TQFP-100 | -2 (быстрее) | | EX256-1FTQ100C / EX256-2FTQ100C | Commercial | TQFP-100 | класс скорости |

Точное наличие конкретной комбинации (температура/скорость/партия) зависело от партии и года производства. Встречаются также варианты с префиксами поставщика услуг (e.g., HiRel). Для военных заказов использовались изделия с расширенным Screening до MIL-PRF-38535.

Аналогичные родственные парт-номера в других корпусах серии EX256:

• EX256-BG272 — PBGA-272
• EX256-BG352 — PBGA-352
• EX256-CQ208 — Ceramic QFP, 208
• EX256-CQ256 — CQFP-256
• EX256-TQ100 — раннее обозначение (без «F»)

Совместимые модели и семейства

Внутри линейки eX

Полностью архитектурно совместимы (одинаковое ядро, разные объёмы логики и корпуса):

| Модель | Вентилей | I/O | |---|---|---| | EX64 | 64 | небольшие корпуса (VQFP, TQFP-44/64) | | EX128 | 128 | TQFP-64/100, PQFP | | EX256 | 256 | TQFP-100, PBGA-272, CQFP | | EX512 | 512 | PQFP-208, PBGA-272/352 | | EX1024 | 1024 | PBGA-352, CQFP-256 | | EX2048 | 2048 | крупные корпуса |

Все они используют одинаковый инструментарий и маршрутизацию, часто взаимозаменяемы по функциональности, только изменяется число используемых логических модулей.

Аналоги от других производителей (историческая ниша)

Серия eX является «near equivalent» (но не прямо взаимозаменяема — другой формат битстрима) для:

• Actel/Microsemi eX
• Более поздняя Microsemi PolarFire / Igloo / IGLOO2 — используется там, где требуется non-volatile;
• Реально direct pin-to-pin замены среди антифьюз не существует — only Actel eX family.

Совместимость по обвязке и референс-дизайны

EX256 в TQFP-100 pin-совместим внутри eX с EX128-FTQ100, EX64-FTQ100 в большинстве пользовательских приложений — на плате можно менять кристалл на меньший с сохранением распайки платы. Также разработчики часто переносили проекты с EX-анализаторов Silicon Sculptor и Programmer BP Microsystems / Actel programmer — эти инструменты поддерживают все модели eX-серии.

Примечания

• Серия документально устарела (EOL), но микросхемы ещё реализуются на вторичном рынке и в составе ЗИП для критических систем.
• Для точного парт-номера (различия в классах питания, военных партий) рекомендуется руководствоваться Acurel eX Family Datasheet и военным QUAL‑листом (QML).
• Если нужна замена по обвязке — проверьте совпадение распиновки FTQ100 и supply voltage 2.5 V/3.3 V; прямые аналоги возможны только из семейства Actel/Microsemi EX.

Если нужно — могу составить сравнение с ближайшим аналогом (Actel eX256 vs IGLOO/RTG4) или распределение по выводам TQFP-100.