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XCVU13P-2FHGA2104I Xilinx Virtex UltraScale+ FPGA

XCVU13P-2FHGA2104I 是 Xilinx(现为 AMD)Virtex® UltraScale+™ FPGA 系列中的高端 Premium 器件,基于 16nm FinFET+ 工艺并采用 3D IC 堆叠硅互连(SSI)技术,提供业内顶级的计算密度和带宽​。该芯片集成约 3,780,000 个逻辑单元(Logic Cells),并拥有 216,000 个可编程逻辑块(CLBs/LABs),能够处理极其复杂的逻辑任务。其内置存储资源高达约 455 Mb(UltraRAM + Block RAM),可满足大规模数据缓存和低延迟访问需求​。XCVU13P 配备 12,288 个 DSP 切片,支持高效的定点/浮点计算,并可实现高达 38 TOPs(22 TeraMACs)的 AI 推理性能​。此外,芯片提供最多 128 条 32.75 Gb/s 的 GTY 收发器,可轻松构建高带宽网络和光模块接口​。I/O 引脚数量达 832,支持灵活的外设互连与封装选项​。XCVU13P-2FHGA2104I 的工作电压范围为 0.825 V–0.876 V,工作温度为 –40 °C–100 °C(TJ),封装为 2104‑Ball FCBGA,尺寸 52.5 × 52.5 mm,速度等级为 –2,兼顾性能与功耗优化​。

芯片架构与主要特性

3D on 3D 集成

Virtex UltraScale+ 系列采用堆叠硅互连(Stacked Silicon Interconnect, SSI)技术,实现多芯片片上互连,打破摩尔定律限制,提供高达数百 GB/s 的跨硅带宽,并支持 >600 MHz 的跨芯片寄存时钟​。

强化的 DSP 与 AI 引擎

XCVU13P 内嵌的 DSP48E2 片上资源可实现高性能的定点与浮点数据处理,针对 INT8 推理进行了专门优化,整片可达 38 TOPs(22 TeraMACs)的算力输出,适合机器学习和信号处理应用​。

超高带宽与网络 IP

芯片集成 Gen3x16 PCIe® 控制器块,满足 100 Gb/s 以上的数据透传需求,同时内置 150 Gb/s Interlaken 和 100 GbE 以太网 MAC/PCS IP,可直接驱动高性能网络交换与路由设备​。

逻辑与存储资源

  • 逻辑单元:约 3,780,000 个,可实现超大规模的硬件加速和并行计算​。

  • 可编程逻辑块(CLBs/LABs):216,000 个,提供丰富的查找表和触发器资源​。

  • Block RAM + UltraRAM:总计约 455 Mb(或 514.9 Mb 位宽表示),支持低延迟大容量缓存​。

DSP 和 AI 加速

  • DSP 切片:12,288 个 DSP48E2 单元,适用于高速数字信号处理​。

  • AI 性能:专门优化的 INT8 乘加单元,单芯片推理性能高达 38 TOPs​。

高速 I/O 与收发器

  • GTY 收发器:最多 128 条通道,速率最高 32.75 Gb/s,可支持背板互连、光模块和芯片间通信​。

  • I/O 引脚:共 832 个,可配置多种电平标准,包括 LVDS、CML、HSTL 等​。

  • DDR4 控制器:支持最高 2,666 Mb/s 传输速率,适合大带宽外部内存接口需求。

功耗管理与封装

  • 供电电压:核心电压 0.825 V–0.876 V,I/O 电压可根据接口标准灵活配置​。

  • 功耗特性:16 nm FinFET+ 工艺与多级电压缩放选项可实现相较上一代 7 系列 FPGA 高达 60% 的功耗降低​。

  • 封装:2104‑Ball FCBGA,球栅阵列封装,尺寸 52.5 × 52.5 mm,速度等级 –2,工作温度 –40 °C–100 °C(TJ)

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