XILINX RFSoC全面解析（一） |
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XILINX RFSoC全面解析（一）
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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 名称指标备注芯片型号XCZU28DR-2FFVG1517E 芯片尺寸40mm*40mm 功耗17W左右常温，ADC+ARM+高速接口+小部分逻辑pin脚数量1517个 质量等级E（商业级）0~100℃ADC指标通道数8通道 采样率4.096GSPS每通道 位宽12bit SNR59.2dB测试采样率： 3.93216GSPS 输入信号： 240MHz频率，–1dBFS幅值 SFDR78.9dBcSNDR59.1dBDDC每通道1个我理解应当是ADC后面跟了ASIC硬核抽取/插值倍数1,2,4,8DAC指标通道数8通道 采样率6.554GSPS每通道 位宽14bit FPGA(PL)指标速度等级-2中等逻辑单元930K统一的标准，等效最原始的4输入LUTCLB LUT425K RAM60.5Mb含block RAM和ultra RAM(22.5Mb)DSP slice4272个 GTY数量16个32.75Gbps每个PCIe PCIe® Gen3 x16 ® 2个 150G Interlaken1个 100G Ethernet 2个 PSIO214个 HDIO48个 HPIO299个 处理系统(PS)指标处理器4个Cortex-A53 + 2个Cortex-R5 A53简介https://developer.arm.com/ip-products/processors/cortex-a/cortex-a53 Cortex-A53不仅是功耗效率最高的ARM应用处理器，也是全球最小的64位处理器。https://zhuanlan.zhihu.com/p/182992875 R5简介https://developer.arm.com/ip-products/processors/cortex-r/cortex-r5 https://blog.csdn.net/x1481448673/article/details/56004013?utm_medium=distribute.pc_relevant.none-task-blog-title-3&spm=1001.2101.3001.4242 A53主频1.3GHzA53体系结构 Armv8-A 32/64位 A53整数计算能力2.3DMIPS/MHz range A53浮点计算能力双精度FPU多少FLOPS有待实测A53 L2缓存1MB4核共用A53物理寻址空间≥4GB GTR数量4个6Gbps每个，仅A53可使用R9主频533MHz无法访问PL，也无法访问DDRR9体系结构Armv7-R R9整数计算能力1.67/2.01/2.45DMIPS/MHz range没确定是哪个R9浮点计算能力双精度FPU多少FLOPS有待实测其余PS指标见上图我想我列的指标应当挺全了，如果有错误欢迎评论指正， 如有补充也请留言，我再加进去。
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