Intel FPGA系列產品詳解

概述自從Altera被Intel收購后，似乎放棄了整個中國市場，Altera市場占有率被其他FPGA廠家所侵蝕，國內目前還有一些公司用Altera的FPGA（CPLD居多），所以今天我們再去了解一下Intel FPGA系列產品。

PS：目前國內Xilinx ZYNQ系列使用比例非常高，其實Altera當年對標ZYNQ產品Clcyone V及Arria V系列SoC FPGA設計的架構要比ZYNQ更加合理，但是時事造英雄，當年Altera忙著“被”收購，導致SoC FPGA系列FPGA推廣被自己“扼殺”，所以國內應用Altera SoC FPGA的很少，相應 的文檔很少。當年我使用的第一款SOC FPGA就是Cyclone V（DE1-Soc），所有的問題都需要自己解決，當時的技術支持也只有TB上 的商家，很多問題都不能解決，跑個系統都花費了一個月時間，后面就轉投Xilinx的懷抱了，誒！真香！

目前，Intel FPGA主要有5個系列，分別為：Agilex、Stratix、Arria、MAX、Cyclone系列，每個系列又根據不同應用場合有不同的小系列（我們稱為二級系列），因為一些二級系列芯片早已停產，我們介紹時會從二級系列最新開始介紹，向前介紹，介紹到常用系列結束為止。

從上面可以簡單分兩個系列Agilex系列是收購Altera后推出的系列FPGA，其他系列基本都是Altera沒被收購時的系列FPGA。這樣區分其實沒太大意義，只是想說的是。。。從Agilex系列之后Altera基本從國內消失了。

Agilex系列FPGA英特爾 Agilex FPGA 家族從戰略地位可以看做是Xilinx Ultrascale+系列對標產品。

英特爾 Agilex FPGA 家族融合了英特爾 10 納米 SuperFin 制程技術、與英特爾專有嵌入式多管芯互聯橋接（EMIB）集成的 3D 異構系統級封裝（SiP），以及基于芯片的創新架構，可為各種應用提供定制的連接和加速功能。

這種全新架構支持 FPGA 結構與專用邏輯塊結合，比如收發器、處理器接口、優化的I/O、自定義計算、英特爾 eASIC 器件和許多其他功能，從而創建面向每種應用實現獨特優化的解決方案。英特爾 Agilex SoC FPGA 還集成了四核 Arm* Cortex-A53 處理器，可提供高系統集成水平。

英特爾 Agilex FPGA分為下面主要的三個系列，主要如下：

Agilex F系列FPGA英特爾 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC FPGA 集成了帶寬高達 58 Gbps 的收發器、增強的 DSP 功能、高系統集成度和第二代英特爾 Hyperflex 架構，適用于數據中心、網絡和邊緣的各種應用。英特爾 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC 家族還提供集成四核 Arm* Cortex-A53 處理器的選項，以提供高系統集成度。

Agilex I系列FPGA英特爾 Agilex I 系列 SoC FPGA 針對高性能處理器接口和帶寬密集型應用進行了優化。通過 Compute Express Link 提供面向英特爾 至強 處理器的一致性連接、增強型 PCIe* Gen 5 支持和帶寬高達 112 Gbps 的收發器，使得英特爾 Agilex I 系列 SoC FPGA 成為需要大量接口帶寬和高性能的應用的理想選擇。

Agilex M系列FPGA英特爾 Agilex M 系列 SoC FPGA 針對計算密集型和內存密集型應用進行了優化。英特爾 Agilex M 系列 SoC FPGA 提供面向英特爾 至強 處理器的一致性連接、HBM 集成、增強型 DDR5 控制器和英特爾 傲騰 DC 持久內存支持，針對需要大量內存和高帶寬的數據密集型應用進行了優化。該產品家族即將上市（目前官網還沒上市）。

Stratix系列FPGA這一系列部分人還是很熟悉的，從戰略上講對標Xilinx V系列FPGA。

設備產品家族Stratix 10Stratix VStratix IVStratix IIIStratix II GXStratix IIStratix GXStratix

推出年份2013 年2010 年2008 年200620052004 年2003 年2002 年

制程技術14 納米 三柵極28 納米40 納米65 納米90 納米90 納米130 納米130 納米

Stratix 10 FPGA 和 SoC 硬核處理器系統（HPS）Intel Stratix 10 SoC硬核處理器系統（HPS）是Intel業界領先的第三代HPS。通過采用Intel的14-nm三柵極 技術性能， Intel Stratix 10 SoC器件采用集成四核64-bit ARM Cortex-A53，實現了高于上一代SoC兩倍的性能。HPS通過增添一個系統存儲器管理單元也實現了全系統硬件虛擬化功能。這些在體系結構上的改進確保了 Intel Stratix 10 SoC將滿足當前和未來嵌入式市場的要求，包括：無線和有線通信，數據中心加速以及眾多軍事應用。

英特爾的 28 納米 Stratix V FPGA 在高端應用中實現了高帶寬、高系統集成度，不但非常靈活，而且降低了成本和總功耗。

Stratix IV系列雖然現在應用也很多，這里就不過多介紹了，有興趣的請移步：https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/fpga/stratix/iv.html？wapkw=stratix%20iv

Arria系列FPGAArria系列從戰略角度講對標的是Xilinx K系列FPGA。

英特爾 Arria 設備家族可提供中端市場中的最佳性能和能效。英特爾 Arria 設備家族擁有豐富的內存、邏輯和數字信號處理 （DSP） 模塊特性集，以及高達 25.78 Gbps 收發器的卓越信號完整性，支持您集成更多功能并最大限度地提高系統帶寬。此外，Arria V 和英特爾 Arria 設備家族的 SoC 產品可提供基于 ARM 的硬核處理器系統 （HPS），從而進一步提高集成度和節省更多成本。

各代Arria FPGA

家族Arria GXArria II GXArria II GZArria V GX， GT， SXArria V GZArria 10

推出年份200720092010 年201120122013 年

制程技術90 納米40 納米40 納米28 納米28 納米20 納米

Arria 10 FPGA 和 SoC借助公開可用的 OpenCores 設計，英特爾 Arria 10 FPGA 的內核性能不僅顯著高于競爭產品，并且還提供了高達 20% 的 Fmax 優勢。此外，英特爾 Arria 10 家族提供可編程邏輯行業唯一基于 20 納米 ARM* 的 SoC，可提供高達 1.5 GHz 的時鐘頻率。英特爾 Arria 10 家族還首次在 FPGA 中提供了對浮點運算的強化支持，從而將 DSP 性能提升到新的水平。

主要分為以下三個系列：

Arria 10 FPGA 和 SoC選型參考Arria 10 GX器件

Arria 10 GT

Arria 10 SX

Arria 10 FPGA 和 SoC命名規則Arria 10 GX器件

自適應邏輯模塊-ALM如圖 1 所示，增強的 ALM 具有 8 個輸入，包括一個可拆分查找表 （LUT）、兩個專用嵌入式加法器和 4 個專用寄存器。

實施基于 7 - 輸入 LUT 的選定函數、所有 6 - 輸入邏輯函數和兩個獨立函數（由更小的 LUT 組成，如兩個獨立的 4 輸入 LUT），以優化內核利用率。為每個 8 - 輸入可拆分 LUT 提供 4 個寄存器。這支持 器件最大限度提升核心性能和核心邏輯利用率，并為寄存器密集型和高度管道化設計提供更輕松的時序收斂。

ALM 特性與優勢

每 ALM 的可用資源優勢優勢

8-輸入可拆分LUT可實施任何 6 - 輸入邏輯函數和特定 7 - 輸入函數，可拆分為更小的獨立 LUT，如兩個獨立的 4 - 輸入 LUT英特爾 Quartus 設計軟件具有可拆分性，并針對性能、效率、功耗和面積進行了優化

兩個嵌入式加法器支持兩個兩位加法或兩個三位加法，無需任何額外的資源可以從相同的 ALM 中生成操作數，無需任何額外的邏輯

4 個寄存器最佳寄存器邏輯比率，以確保器件不受寄存器限制豐富的寄存器，以提升寄存器密集型應用或管道設計的性能

4 個輸出可以在兩個輸出函數之間分配單個 ALM 的輸入，支持快速運行廣泛的輸入函數，以及窄輸入函數高效利用剩余資源

MLAB英特爾 Stratix 系列 FPGA 的核心包括一個邏輯陣列模塊，該模塊由普通的 ALM 組成，或被配置為簡單的 640 位雙端口 SRAM 模塊（被稱作 MLAB）MLAB 可以被配置為 64 x 10 或 32 x 20 簡單雙端口 SRAM 模塊。MLAB 經過優化，可以 600-MHz 時鐘速度的最大性能來實施過濾器延遲線、小型 FIFO 緩沖器和移位寄存器

Arria V FPGA 和 SoC架構

可以分為如下幾個系列：

Arria V FPGA 和 SoC匯總

Intel MAX 系列FPGA/CPLDIntel MAX 系列FPGA/FPGA 戰略上對標的是Xilinx的CPLD系列。

這個系列本來是Altera系列CPLD，但是后續Intel將這一些更改，將CPLD更改為FPGA（小型），這一更改或許代表著未來CPLD的發展（后續市場上或將不再有CPLD）。

這一系列改變主要架構還是CPLD，但是內部結構還是FPGA，所以不能稱為CPLD，更像是CPLD+FPGA，Intel推廣時還是將這一些列作為CPLD推廣。

所以這里需要分為兩個系列分別介紹。

系列成熟的 CPLD 家族 MAX II CPLDMAX IIZ CPLDMAX V CPLD英特爾 MAX 10 FPGA

推出年份1995 - 20022004 年20072010 年

制程技術0.50-0.30 微米180 納米180 納米180 納米

主要功能5.0 V I/O較多的 I/O 數量低靜態功耗低成本、低功耗

Intel MAX 10 系列FPGA英特爾MAX 10 FPGA 提高了外部系統組件功能的集成度，從而降低了系統級成本。與 CPLD 不同，55 納米英特爾 MAX 10 FPGA 包括 FPGA 的全部功能，例如數字信號處理 （DSP）、帶有模擬到數字轉換器 （ADC）和溫度傳感器的模擬模塊、嵌入式軟核處理器支持、存儲控制器和雙配置閃存。

大約一下幾種芯片：

系列FPGA架構如下：

Intel MAX V 系列CPLD實現了低成本、低功耗和片上特性，MAX V CPLD 是市場上最有價值的設備。MAX V 設備采用獨特的非易失性架構，提供可靠的全新特性，總功耗比競品 CPLD 降低多達 50%。MAX V 設備非常適合許多細分市場中的通用及功耗和空間受限設計，包括固網、無線、工業、消費類、計算機和存儲，以及廣播和軍事等。MAX V CPLD 被利用在廣泛的各種應用中，它們過去只能在上一代 ASIC、ASSP、FPGA 和分立邏輯器件中實現。

Intel Cyclone系列FPGA這一些列戰略上應該對標的是Xilinx S系列。

這一系列FPGA應該是大家最熟知的，Altera在國內推廣的系列，很多大學的課程設計使用 的FPGA應該都是Altera Cyclone系列FPGA，而且很多人的啟蒙FPGA應該也是這一系列FPGA（很多開發板都是這一系列FPGA），資料就不用多說了。

這里就簡單介紹一下Cyclone 10、Clcyone V 及ClCyone IV（簡單介紹）。

FPGACyclone FPGACyclone II FPGACyclone III FPGACyclone IV FPGACyclone V FPGACyclone 10 FPGA

推出年份2002 年2004 年2007200920112017

建議新設計使用否否否是是是

Intel Cyclone 10系列FPGAIntel Cyclone 10基本被其他系列給湮滅掉了，和Xilinx S7系列一樣，只是“存在”，低端基本使用MAX 10系列了，高端也不會使用該系列。

Intel Cyclone V系列FPGACyclone V FPGA 提供了行業最低的系統成本和功耗，以及全新的性能水平，使設備產品家族成為突出您的大容量應用優勢的理想之選。相比前代產品，總體功耗降低了高達 40%，您還可以獲得高效的邏輯集成功能、集成收發器變體和 SoC FPGA 變體（包括基于 ARM* 的硬處理器系統 （HPS））。

主要分為以下幾個系列：

Intel Cyclone V系列FPGA選型參考Cyclone V E

Intel Cyclone V系列FPGA命名規則Cyclone V E

Intel Cyclone IV系列FPGAGX 和 E 設備架構都有非常高效的互聯和低偏移時鐘網絡，支持時鐘和數據信號的邏輯結構之間互聯。

Intel/Altera 系列FPGA簡介至此為止了，大部分現有的Intel的FPGA都有介紹，希望 對大家有幫助。

責任編輯：haq