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Stratix器件：系统集成的新纪元

Stratix FPGA是Altera的第一代Stratix系列器件。对于大部分应用,获得大奖的90nm Stratix II 以及前沿的65nm Stratix III FPGA系列 可以取代该器件系列。 Stratix III 器件不但具有前代Stratix器件的所有特性,而且还是功耗最低、性能最好的 FPGA 。

第一代Stratix FPGA依然是军用和航空航天领域所选用的FPGA,在这些应用中需要较宽的工作温度范围。

Stratix器件系列简介

在大部分应用中,第一代Stratix 器件都可以由后续的Stratix系列器件取代。需要高性能、高密度和低成本的设计人员可以充分利用这一获得大奖的90nm Stratix II 器件。最新一代的Stratix III 器件基于65nm工艺技术,以满足今后高端宽带系统的性能和特性需求。对于军事应用,第一代Stratix器件仍然是高密度方案的首选。

Stratix 器件系列为满足宽带系统的需求进行了优化。Stratix 器件具有非常高的内核性能、存储能力、体系结构效率和及时面市的优势。Stratix器件提供了专用功能用于时钟管理和数字信号处理（DSP）应用以及差分和单端 I/O 标准。此外, Stratix 器件具有片内匹配和远程系统更新能力。Stratix器件系列是功能丰富的宽带系统方案,开创了可编程芯片系统（SOPC）方案的新纪元。

Stratix 器件采用1.5V 0.13um全铜SRAM工艺,容量为10,570至79,040个逻辑单元（LE）,RAM多达7Mbit。Stratix器件具有多达22个的DSP模块和多达176个的（9位×9位）嵌入乘法器,针对大数据吞吐量的复杂应用而进行了优化。 Stratix 器件还具有True-LVDS电路,支持LVDS、LVPECL、PCML和HyperTransportTM 差分I/O电气标准及 高速通信接口,包括10G以太网 XSBI、 SFI-4、 POS-PHY Level 4（SPI-4 Phase 2）、 HyperTransport 、 RapidIOTM 和 UTOPIA IV 标准。Stratix FPGA 系列提供了具有层次时钟结构和多达12个锁相环（PLL）的完整的 时钟管理 方案。

需要低风险、低成本大批量产品设计人员能够很容易将其 Stratix FPGA 设计移植到模板编程HardCopy Stratix 器件中 。因为HardCopy Stratix器件直接从Stratix FPGA生成,保留了Stratix架构的大容量、高性能、业界领先的功能和增强的时序特性,所以能将移植风险降至最小。这种 无缝移植过程 确保了大批量成品的一次成功,允许系统设计人员以最低的成本实现产品及时面市。HardCopy II 结构化ASIC通过类似的无缝移植方法支持Stratix II FPGA,满足大批量、低成本、高密度的逻辑要求。

表1总结了Stratix器件系列型号和特性。表2所示为Stratix器件封装和I/O管脚情况。表3列出了Stratix器件封装和I/O管脚数。表3是适合每个Stratix器件系列产品的对应配置器件。

表1. Stratix器件概述
特性	器件
	EP1S10	EP1S20	EP1S25	EP1S30	EP1S40	EP1S60	EP1S80
逻辑单元(LE)	10,570	18,460	25,660	32,470	41,250	57,120	79,040
M512 RAM块(512 Bits + 奇偶校验)	94	194	224	295	384	574	767
M4K RAM块(4 Kbits + Parity)	60	82	138	171	183	292	364
M-RAM块(512 Kbits + Parity)	1	2	2	4	4	6	9
RAM总数	920,448	1,669,248	1,944,576	3,317,184	3,423,744	5,215,104	7,427,520
DSP块	6	10	10	12	14	18	22
嵌入乘法器	48	80	80	96	112	144	176
PLLs	6	6	6	10	12	12	12
最大用户I/O管脚	426	586	706	726	822	1,022	1,203
成品器件供货情况	现在	现在	现在	现在	现在	现在	现在

注释：

1. 9×9乘法器总数。每个器件18×18乘法器的总数为9×9乘法器的总数除以2。36×36乘法器的总数为9×9乘法器总数除以8。

表2. Stratix器件封装和最大用户I/O
封装尺寸(mm x mm)	器件
	EP1S10	EP1S20	EP1S25	EP1S30	EP1S40	EP1S60	EP1S80
672-Pin BGA35 x 35	345	426	473	-	-	-	-
956-Pin BGA40 x 40	-	-	-	683	683	683	683
484-Pin FineLine BGA23 x 23	335	361	-	-	-	-	-
672-Pin FineLine BGA27 x 27	345	426	473	-	-	-	-
780-Pin FineLine BGA29 x 29	426	586	597	597	615	-	-
1,020-Pin FineLine BGA33 x 33	-	-	706	726	773	773	773
1,508-Pin FineLine BGA40 x 40	-	-	-	-	822	1,022	1,203

表3. Stratix器件合适的配置器件
配置器件	器件数量
	EP1S10	EP1S20	EP1S25	EP1S30	EP1S40	EP1S60	EP1S80
EPC2	3	4	5	7	8	11	15
EPC4	1	1	N/A	N/A	N/A	N/A	N/A
EPC8	1	1	1	1	1	N/A	N/A
EPC16	1	1	1	1	1	1	1

Stratix器件系列特性

Stratix 器件包括强大的系统级功能,具有设计的灵活性和高性能的系统集成性,见表1。Stratix器件是通用的器件系列之一,提供了功能丰富的系统方案,将可编程芯片系统（SOPC）设计推向新的水平。Stratix II FPGA满足需要更高性能、更大容量和更低成本的设计要求。

表1. Stratix特性一览
特性	说明
高性能架构
高性能架构	高性能Stratix器件架构经由速度优化的互连结构和高效的时钟网络构成,它们连接逻辑单元（LE）、TriMatrix 存储块、数字信号处理（DSP）块、锁相环（PLL）和I/O单元（IOE）,获取最大的系统性能。需要更高性能的设计者可以使用Stratix II FPGA。
多达79,040个LE和多达7Mbit的嵌入存储器	Stratix器件的大容量和嵌入存储器是Stratix器件架构带宽和性能的补充。需要更大容的设计者可以使用Stratix II FPGA。
大存储带宽和高速外部存储器接口
TriMatrix存储器	TriMatrix存储器具有多达7Mbit的RAM和8Tbps的器件存储带宽。这种复杂的存储结构包括三种大小的嵌入RAM块――M512、M4K和M-RAM块,可配置支持广泛的应用。
外部存储接口	Stratix器件提供了先进的外部存储接口,允许设计者将外部大容量SRAM和DRAM器件集成到复杂系统设计中,而不会降低数据存取的性能。
SRAM器件	Stratix器件支持和三类SRAM器件的接口――双数据率（DDR）、四数据率（QDR）、QDR II和零总线转换（ZBT）,速度高达200MHz。
DRAM器件	Stratix器件支持和三类高速同步DRAM（SDRAM）器件的接口――单数据率（SDR SDRAM）,DDR SDRAM和快速循环（FCRAM）,速度高达200MHz。
高性能数字信号处理
DSP块	Stratix器件包括高性能嵌入式DSP单元,它为DSP应用进行了优化。DSP块消除了DSP应用中的性能瓶颈,具有可预测和可靠的性能,能够节省资源而不影响性能。
DSP性能	Stratix器件具有比DSP处理器更大的数据处理能力,具有最大的系统性能。
软乘法器	Stratix器件提供灵活的软乘法器实现,它可配置为不同的数据宽度和延迟。软乘法器除了DSP块之外提供非常高的DSP吞吐量。
大I/O带宽和高速接口
大I/O带宽	Stratix器件支持各种单端和差分I/O标准,易于同背板、主处理器、总线、存储器件和3D图像控制器相连接。
差分I/O支持	Stratix True-LVDS 电路提供多达152个高速差分I/O通道,其中80个通道优化高达840Mbps的数据率,同时满足新兴I/O接口的高性能需求,包括支持LVDS、LVPECL、PCML和HyperTransport 标准。
单端I/O支持	Stratix器件支持高带宽单端I/O接口标准,如SSTL、HSTL、GTL、GTL+、CTT和PCI-X,满足现今苛刻的系统需求。
高速接口	Stratix器件支持多种高速接口标准,如SPI-4 Phase 2、SFI-4、10G Ethernet XSBI、HyperTransport、RapidIO 和UTOPIA IV标准,提供灵活性和快速的及时面市。
系统时钟管理
时钟管理电路	Stratix器件具有多达12个可编程PLL和40个系统时钟,具有健全的时钟管理和频率合成能力,以获得最大的系统性能。
时钟管理功能	Stratix PLL具有以前只有高端分立PLL器件才具有的功能,包括时钟切换、PLL重配置、扩频时钟、频率合成、可编程相位偏移、可编程延迟偏移、外部反馈和可编程带宽。这些特性允许设计者管理Stratix器件内外的系统时序。
片内热插拔和上电顺序支持
热插拔和上电顺序	Stratix器件具有健全的片内热插拔和上电顺序支持,确保器件的正常操作和上电顺序无关。该特性也在上电之前和上电期间保护器件和三态I/O缓冲,使得Stratix器件成为多电压系统及需要高可用性和冗余性应用的理想方案。
远程系统升级能力
远程系统升级	Stratix器件具有远程系统升级能力,允许安全、可靠、无差错地从远程进行系统升级。
嵌入式处理器核
Nios II系列嵌入式存储器	Stratix器件现今的架构特性结合Nios II嵌入式处理器具有无与伦比的处理能力,满足网络、电信、DSP应用、海量存储和其它大带宽系统的需求。Stratix器件将Nios II处理器性能提升到150 DMIPS以上。
低成本的批量成品器件
HardCopy Stratix 器件	HardCopy器件为Stratix器件提供了至批量成品的低成本无缝移植方式。另外,掩码编程HardCopy Stratix器件具有比最快Stratix FPGA速度等级更快的性能（平均增加50%）。

Stratix器件订购型号

1. EP1S10B672C6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C6
2. EP1S10B672C6ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C6ES
3. EP1S10B672C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C7
4. EP1S10B672C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10B672C7ES
5. EP1S10F484C6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F484C6
6. EP1S10F672C6ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F672C6ES
7. EP1S10F672C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F672C7
8. EP1S10F672C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F672C7ES
9. EP1S10F780C6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C6
10. EP1S10F780C6ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C6ES
11. EP1S10F780C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C7
12. EP1S10F780C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780C7ES
13. EP1S10F780I6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S10F780I6
14. EP1S20F484C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F484C7
15. EP1S20F484I6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F484I6
16. EP1S20F484I7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F484I7
17. EP1S20F672C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F672C7
18. EP1S20F672C8：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F672C8
19. EP1S20F672I7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F672I7
20. EP1S20F780C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F780C7
21. EP1S20F780I6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S20F780I6
22. EP1S25B672C6ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25B672C6ES
23. EP1S25B672C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25B672C7ES
24. EP1S25F1020C6ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F1020C6ES
25. EP1S25F1020C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F1020C7
26. EP1S25F1020C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F1020C7ES
27. EP1S25F672C6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672C6
28. EP1S25F672C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672C7
29. EP1S25F672C7/N：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672C7/N
30. EP1S25F672I7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672I7
31. EP1S25F672I7/N：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F672I7/N
32. EP1S25F780C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F780C7
33. EP1S25F780I6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S25F780I6
34. EP1S30F1020C7N：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S30F1020C7N
35. EP1S30F780C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S30F780C7
36. EP1S30F780I6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S30F780I6
37. EP1S40F1020I6：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S40F1020I6
38. EP1S40F780C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S40F780C7
39. EP1S60B956C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S60B956C7
40. EP1S60F1020C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S60F1020C7
41. EP1S80B956C6ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80B956C6ES
42. EP1S80B956C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80B956C7ES
43. EP1S80F1020C5N：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80F1020C5N
44. EP1S80F1020C7：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80F1020C7
45. EP1S80F1508C7ES：Altera现场可编程逻辑门阵列FPGA器件Stratix 系列 EP1S80F1508C7ES