XCZU47DR-2FFVG1517I这颗40×40mm的RFSoC如何用8路5GSPS ADC和FPGA把6GHz以下射频直接数字化传统射频架构需要一堆分立器件——混频器、滤波器、放大器、数据转换器再加上JESD204B接口、FPGA、处理器整个信号链又大又复杂。调试一个收发通路从天线到基带信号完整性、时钟同步、噪声抑制随便一个环节出问题项目就得延期。XCZU47DR-2FFVG1517I给出的答案把8通道5GSPS ADC、8通道9.85GSPS DAC、ARM多核处理器系统、以及930K逻辑单元的FPGA架构全部集成进一颗40×40mm的FCBGA芯片里让你用单芯片实现完整的直接射频采样系统。这不是一颗普通的FPGA也不是一颗单纯的SoC而是一颗把整个射频收发链路都塞进去的“单芯片无线电平台”。核心定位第3代Zynq UltraScale RFSoCXCZU47DR-2FFVG1517I隶属于AMD Xilinx的Zynq UltraScale RFSoC Gen 3系列是该系列中高端型号的代表。其核心特色是集成了业界领先的直接射频数据转换器能够对6GHz以下的射频信号直接采样大幅简化传统的超外差架构。AMD官方将其定义为“业内唯一的单芯片自适应无线电平台”这意味着在一颗芯片上同时完成了射频信号链的模数/数模转换、数字前端处理、基带算法加速以及上层通信协议和网络协议的处理。射频数据转换器8路ADC 8路DAC这是XCZU47DR最硬核的部分也是它与普通FPGA最大的区别。ADC模数转换器配置8通道14位ADC最高采样率5GSPS支持对6GHz以下频段的射频信号直接采样无需多次变频内置数字下变频器DDC支持可编程的抽取系数1x到40x灵活适配不同信号带宽DAC数模转换器配置8通道14位DAC最高采样率9.85GSPS内置数字上变频器DUC支持插值系数可配置可以直接输出从基带到6GHz的射频信号射频性能指标典型频段下发射EVM优于1%支持1MHz~6GHz频段全覆盖支持全L波段、部分S/C波段直接采样8通道ADC和8通道DAC意味着什么对于Massive MIMO基站8T8R的配置是标准配置一颗芯片就能搞定对于相控阵雷达8个收发通道可以支撑阵列的天线单元。数字前端处理DDC/DUC SD-FEC除了ADC/DACXCZU47DR还在片内集成了关键的射频数字信号处理单元DDC/DUC内置数字上下变频器支持可编程的插值/抽取系数可配置范围1x、2x、3x、4x、5x、6x、8x、10x、12x、16x、20x、24x、40x将大部分射频信号处理从FPGA逻辑转移到专用硬件释放逻辑资源SD-FEC软判决前向纠错集成8个SD-FEC硬核支持LDPC低密度奇偶校验和Turbo编解码吞吐量超过1Gb/s延迟低、功耗低相比用FPGA逻辑实现节省大量资源对于5G基站和卫星通信应用LDPC是物理层的核心算法。硬核化的SD-FEC意味着你不需要消耗宝贵的DSP资源和逻辑资源来实现纠错编码。可编程逻辑930K逻辑单元 4272个DSP切片XCZU47DR集成了大规模的FPGA逻辑资源逻辑资源数量系统逻辑单元930KCLB LUT425KDSP切片4272Block RAM38.0MbUltraRAM22.5Mb分布式RAM13.0Mb4272个DSP切片是XCZU47DR的一个亮点。这意味着你可以实现多通道的FIR/IIR滤波器快速傅里叶变换FFT/IFFT处理数字预失真DPD算法波束成形矩阵运算相比上一代28nm FPGAUltraScale架构在单位功耗下提供更高的DSP吞吐量特别适合需要大量并行信号处理的射频和通信应用。处理系统四核Cortex-A53 双核Cortex-R5XCZU47DR集成了一个完整的ARM处理器子系统应用处理单元APU四核ARM Cortex-A53最高主频1.333GHz64位架构支持NEON SIMD指令集适合运行Linux、RTOS等高级操作系统承担上层协议栈、网络管理、用户界面等任务实时处理单元RPU双核ARM Cortex-R5最高主频533MHz针对实时性和确定性优化的架构适合处理低延迟控制任务、射频校准、波束成形控制存储接口PS端支持DDR4最高2400Mbps64位数据总线PL端支持独立的DDR432位数据总线256KB片上内存带ECC保护这个异构多核架构的价值在于用Cortex-A53跑Linux系统和上层应用用Cortex-R5做实时射频控制用FPGA做高速数据流处理各司其职互不干扰。高速串行收发器16个GTY28.2Gb/sXCZU47DR集成了16个GTY高速收发器每通道速率高达28.2Gb/s。这些收发器可以配置为PCIe Gen4 x8连接高速主机或加速卡100G以太网2个100G以太网MAC/PCS带RS-FEC自定义高速数据链路如Aurora协议对于需要多板同步的大规模阵列系统如相控阵雷达这些GTY收发器是实现板间高速数据交换的关键。I/O与封装FCBGA-151740×40mm561个I/OXCZU47DR-2FFVG1517I采用1517引脚FCBGA封装尺寸40mm × 40mm球间距1.0mm。I/O数量方面提供561个用户可编程I/O引脚。这个数量的I/O意味着什么意味着你可以连接多个DDR4内存颗粒PS端PL端高速ADC/DAC接口虽然内部已集成射频ADC/DAC多个光纤模块QSFP28/SFP28大量的传感器和控制信号FCBGA封装虽然对焊接工艺要求高需要回流焊设备但40×40mm的尺寸在提供561个I/O和16个GTY收发器的情况下热性能和电气性能都非常出色。裸露焊盘直接接触PCB有利于芯片散热。工作温度与可靠性-40°C到100°C工业级XCZU47DR-2FFVG1517I的工作温度范围为-40°C到100°C达到工业级标准。这意味着它可以在户外基站设备高温暴晒工厂车间高温、粉尘车载环境振动、温度变化雷达前端大功率发射带来的高温等恶劣条件下稳定运行。AMD官方承诺的器件寿命超过15年UltraScale系列的支持将持续到2045年。其他可靠性特性MSL湿敏等级4级72小时车间寿命256KB片上内存带ECC保护支持工业级电源管理应用场景5G基站、雷达、测试测量、卫星通信基于上述特性XCZU47DR-2FFVG1517I适合这些场景5G和LTE无线基础设施大规模MIMO基站8T8R配置单芯片搞定固定无线接入FWA设备毫米波IF接口处理相比传统多芯片方案功耗降低50%占板面积减半相控阵雷达/数字阵列雷达全L波段直接采样S波段部分直接采样二次奈奎斯特区可覆盖全S波段多通道收发低延迟响应软件和硬件可重构支持多功能雷达测试测量仪器高速频谱分析仪矢量信号收发仪多通道信号发生器利用直接射频采样构建高速多功能仪器卫星通信地面终端调制解调器星载处理设备灵活的可重构逻辑适应不同通信协议有线接入DOCSIS 3.1/4.0远程PHY节点满足功耗和尺寸限制LDPC满足DOCSIS 3.1要求支持DOCSIS 4.0频谱扩展开发支持评估套件 软件生态XCZU47DR有完善的开发和评估支持ZCU208评估套件官方评估板搭载XCZU48DR与47DR同系列支持8路5GSPS ADC和8路10GSPS DAC提供完整的参考设计和软件例程软件工具链Vivado Design SuiteFPGA逻辑开发Vitis统一软件平台ARM处理器和加速器开发RF Analyzer工具射频数据转换器的配置和调试第三方模块方案iWave提供RFSoC系统级模块和参考设计Tria Technologies提供XRF8模块基于ZU47DR支持工业温度范围它是一颗把射频前端、数据转换器、数字信号处理、多核处理器、大规模FPGA逻辑全部集成在一起的系统级芯片。8通道5GSPS ADC、8通道9.85GSPS DAC、930K逻辑单元、4272个DSP切片、四核Cortex-A53、双核Cortex-R5、16个28.2Gb/s GTY收发器——这些参数放在一起形成了一个非常强大的“单芯片无线电平台”。如果你正在设计5G基站、相控阵雷达、卫星通信地面站、或者任何需要6GHz以下宽带射频直接采样的产品这颗芯片值得放进你的备选清单。这不是一颗便宜的选择但它可能是最省心的选择。规格速览参数值品牌AMD Xilinx系列Zynq UltraScale RFSoC Gen 3型号XCZU47DR-2FFVG1517I工作温度-40°C ~ 100°C工业级封装FCBGA-151740×40mmI/O数量561高速收发器16×GTY28.2Gb/s射频数据转换器参数值ADC通道8×14位最高5GSPSDAC通道8×14位最高9.85GSPS频段覆盖1MHz~6GHz数字变频DDC/DUC插值/抽取系数1x~40xSD-FEC8个硬核LDPC/Turbo可编程逻辑参数值系统逻辑单元930KCLB LUT425KDSP切片4272Block RAM38.0MbUltraRAM22.5Mb处理系统参数值APU四核Cortex-A531.333GHzRPU双核Cortex-R5533MHz片上内存256KB带ECCPS DDR4GB64位2400MbpsPL DDR2GB32位2400MbpsZynq UltraScale RFSoC | XCZU47DR | 直接射频采样 | 5GSPS ADC | 9.85GSPS DAC | 930K逻辑单元 | 四核Cortex-A53 | 双核Cortex-R5 | 5G基站 | 相控阵雷达 | 单芯片无线电 | AMD Xilinx | SD-FEC | GTY收发器 |雅斯驰Email: 2885745253qq.com