XILINXRFSoC全面解析——芯片介绍

射频百花潭 2022-05-20 00:01

    受限于摩尔定律与安迪-比尔定律的失效,半导体行业不得不另辟蹊径来发展芯片,XILINX公司的UltraScale++ ZYNQ系列的RFSoC芯片就是一款典型的代表,这款芯片将射频ADC、DAC、ARM、FPGA等集于一体。这是目前芯片行业的主流,大家都在做这种异构芯片。为什么要做异构芯片?

首先非异构的芯片已经快发展到顶了,比如CPU,现在主频上不去了,16核再往上加也很难了,所以你必须重新开辟发展道路。

其次就是异构芯片还挺有市场,很多应用场合都希望小型化低功耗,以前用一块电路板能完成的事情现在最好用一篇芯片就能解决掉,所以各大芯片公司都在不遗余力地发展异构芯片,异构芯片中又以SoC为代表,技术含量也最高。

XILINX公司也是牛逼,以前就是做FPGA 芯片的公司,虽然说是领头羊,但也就是个造芯片的,但是你现在再打开它的官网,看看它的产品列表:

这哪还是卖芯片的呀,已经成功转型为做平台和做服务的了,RFSoC这种芯片也早已脱离的FPGA的范畴,现在都叫单芯片自适应射频平台,新推出的面向AI领域的ACAP芯片,起名叫自适应加速平台。(XILINX公司的人看到记得打钱)

回到RFSoC本身,RFSoC可以说是SoC芯片里的领头羊了,2017年发布,我是在2018年听说的,当时就震惊了,集成了射频直采+FPGA+ ARM 的芯片简直就是雷达和通信行业的福音,最近终于入手了这片芯片的官方开发板ZCU111。

近两年国产芯片行业可谓是炙手可热,很多以前不是做芯片的企业都跨界来做芯片,就如当年的房地产。country也是拼命地往芯片行业里砸钱,只能说早点干嘛去了,被美国搞一搞也好,生于忧患死于安乐。不能再把科技仅仅当做是一种生产力,科技工作者也不是新时代的工人,要跳出士农工商的固有思维,要真正做到以人为本,科技工作者应排第一,而不是士还有搞娱乐的人排在前面。

总之,希望国产芯片也能早日出现RFSoC这样高端的芯片。回归正题,正式开始介绍RFSoC。

先说说RFSoC能用在哪:

最大应用就是通信和雷达,先说通信,我不是通信行业的,只了解一点,首先这款芯片可以用在5G基站中,目前的基站中有大量的FPGA和大量的ADC /DAC器件,这些都是板级的,搞通信的非常想用,特别是MASSIVE MIMO,可惜很难买到。再有就是现在5G的频段目前(厘米波段)还不高,如果带通采样的话采样率不需要这么高,但是以后就不行了,为什么大家都要冲向毫米波,就是因为频率高,带宽量级能直接加个0,带宽高了信息量就能大幅度增加,但是带宽高了对ADC的采样率也要求高,这时候RFSoC就能派上用场了。

再说雷达,作为硬件处理平台来说和通信的基带处理平台区别不大,也是ADC+FPGA+DSP/ARM等组成的电路板,如果一片芯片就能搞定,从成本上和能耗上不知道能省多少,特别是雷达对ADC的采样率的要求一直就很高,能射频直采的话不知道能提升雷达多少作战性能,特别现在雷达都往MIMO、数字阵列这种方向发展,对ADC通道数和采样率的要求激增,RFSoC这种芯片如果能用上甚至会引发military雷达硬件架构的革命。各国5G根本没铺开,RFSoC用在4G上根本就是大材小用,所以这款芯片XILINX做出来根本就是给US army用的,不知道多少US Army's weapon已经使用了这款芯片了。国内的各种weapons不知道用了多少进口芯片,missile的核心芯片都是进口的,现在一下子不能用进口芯片了,不知道性能要下降多少,成本要增加多少,研发周期要增加多少。。。

接下来看看这款芯片里到底有什么:




上图左上角4个Cortex-A53 + 2个Cortex-R5,上半部分其它为ARM配套的硬件驱动、接口等;

左下角最高5G采样率的ADC,最高10GSPS的DAC、SD-FEC光纤接口;

正下方33G的SerDes、十万兆以太网、4代PCIe;

右下角还有UltarRAM和DSP资源。




看完这些你就知道这款芯片有多高端了,ZCU111开发板官网售价接近9000美金,芯片价格没查到,估计商业级的都得1000美金起步。真正的点沙成金术(芯片的主要成分是硅,相同重量的金子未必有相同重量的沙子(芯片)值钱)。
最后,看下这个芯片的具体指标,我拿到的ZCU111是第一代的RFSoC,我就只列这个型号的指标,其它的查选型手册:https://download.csdn.net/download/lightninghenry/12881047


RFSoC性能指标


来源:CSDN   作者:lightninghenry

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