FPGA供電電壓VCC VCCX VCCIO


1. FPGA供電電壓

一顆FPGA芯片通常需要多個電壓,例如Xilinx的新一代的A7、K7、V7等系列的芯片,可以多達6個電壓,分別是3.3V、2.5V、1.8V、1.5V、1.2V、1.0V。

對於FPGA,其電壓類型通常是以下3種:

(1)核心電壓Vccint,該電壓一般較低,目前常用的是1.2V。核心電壓用於給FPGA的內部各種邏輯供電,即芯片的晶體管開關是有核心電壓提供。當內部邏輯工作時鍾速率越高,使用邏輯資源越多,則核心電壓供電電流會更大,可高達幾安,此時芯片必然會發燙,需要散熱裝置輔助散熱。另外,核心電壓Vccint並非一定是1.2V,該電壓隨着FPGA工藝的發展從5V、3.3V、2.5V、1.5V、1.2V逐步變小,具體數值需查找對應的芯片數據手冊。

(2)IO電壓Vccio,該電壓顧名思義,就是驅動IO管腳的電壓。因為FPGA經常要與多種不同電平接口的芯片通信,所以都會支持非常多的電平標准,這也是它的靈活性表現。FPGA為了能和多種不同的電平標准接口芯片通信,Vccio通常以Bank為界,相互之間是獨立的,即一個Bank塊只能存在一種IO電壓。一顆FPGA芯片具有多個Bank塊,每個Bnak可以與一種電平接口芯片通信,如Bank34與3.3V的MCU通信,Bank35與2.5V的DDR芯片通信。

(3)輔助電壓Vccaux,FPGA並非一個單純的數字邏輯芯片,內部也帶有一些模擬組件,比如Xilinx的DCM數字時鍾管理組件、高檔點的FPGA還有高速串並轉換器serdes、溫度監控器件等這些模擬器件,這些模擬器件對電源噪聲要求很高,所以需要一個獨立穩定的電源進行供電。Vccaux就是為這些模擬器件提供電壓,另外Vccaux還可以給部分IO供電,像JTAG等,具體需要參考對應的數據手冊。


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