Intel FPGA系列产品详解

概述自从Altera被Intel收购后，似乎放弃了整个中国市场，Altera市场占有率被其他FPGA厂家所侵蚀，国内目前还有一些公司用Altera的FPGA（CPLD居多），所以今天我们再去了解一下Intel FPGA系列产品。

PS：目前国内Xilinx ZYNQ系列使用比例非常高，其实Altera当年对标ZYNQ产品Clcyone V及Arria V系列SoC FPGA设计的架构要比ZYNQ更加合理，但是时事造英雄，当年Altera忙着“被”收购，导致SoC FPGA系列FPGA推广被自己“扼杀”，所以国内应用Altera SoC FPGA的很少，相应 的文档很少。当年我使用的第一款SOC FPGA就是Cyclone V（DE1-Soc），所有的问题都需要自己解决，当时的技术支持也只有TB上 的商家，很多问题都不能解决，跑个系统都花费了一个月时间，后面就转投Xilinx的怀抱了，诶！真香！

目前，Intel FPGA主要有5个系列，分别为：Agilex、Stratix、Arria、MAX、Cyclone系列，每个系列又根据不同应用场合有不同的小系列（我们称为二级系列），因为一些二级系列芯片早已停产，我们介绍时会从二级系列最新开始介绍，向前介绍，介绍到常用系列结束为止。

从上面可以简单分两个系列Agilex系列是收购Altera后推出的系列FPGA，其他系列基本都是Altera没被收购时的系列FPGA。这样区分其实没太大意义，只是想说的是。。。从Agilex系列之后Altera基本从国内消失了。

Agilex系列FPGA英特尔 Agilex FPGA 家族从战略地位可以看做是Xilinx Ultrascale+系列对标产品。

英特尔 Agilex FPGA 家族融合了英特尔 10 纳米 SuperFin 制程技术、与英特尔专有嵌入式多管芯互联桥接（EMIB）集成的 3D 异构系统级封装（SiP），以及基于芯片的创新架构，可为各种应用提供定制的连接和加速功能。

这种全新架构支持 FPGA 结构与专用逻辑块结合，比如收发器、处理器接口、优化的I/O、自定义计算、英特尔 eASIC 器件和许多其他功能，从而创建面向每种应用实现独特优化的解决方案。英特尔 Agilex SoC FPGA 还集成了四核 Arm* Cortex-A53 处理器，可提供高系统集成水平。

英特尔 Agilex FPGA分为下面主要的三个系列，主要如下：

Agilex F系列FPGA英特尔 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC FPGA 集成了带宽高达 58 Gbps 的收发器、增强的 DSP 功能、高系统集成度和第二代英特尔 Hyperflex 架构，适用于数据中心、网络和边缘的各种应用。英特尔 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC 家族还提供集成四核 Arm* Cortex-A53 处理器的选项，以提供高系统集成度。

Agilex I系列FPGA英特尔 Agilex I 系列 SoC FPGA 针对高性能处理器接口和带宽密集型应用进行了优化。通过 Compute Express Link 提供面向英特尔 至强 处理器的一致性连接、增强型 PCIe* Gen 5 支持和带宽高达 112 Gbps 的收发器，使得英特尔 Agilex I 系列 SoC FPGA 成为需要大量接口带宽和高性能的应用的理想选择。

Agilex M系列FPGA英特尔 Agilex M 系列 SoC FPGA 针对计算密集型和内存密集型应用进行了优化。英特尔 Agilex M 系列 SoC FPGA 提供面向英特尔 至强 处理器的一致性连接、HBM 集成、增强型 DDR5 控制器和英特尔 傲腾 DC 持久内存支持，针对需要大量内存和高带宽的数据密集型应用进行了优化。该产品家族即将上市（目前官网还没上市）。

Stratix系列FPGA这一系列部分人还是很熟悉的，从战略上讲对标Xilinx V系列FPGA。

设备产品家族Stratix 10Stratix VStratix IVStratix IIIStratix II GXStratix IIStratix GXStratix

推出年份2013 年2010 年2008 年200620052004 年2003 年2002 年

制程技术14 纳米 三栅极28 纳米40 纳米65 纳米90 纳米90 纳米130 纳米130 纳米

Stratix 10 FPGA 和 SoC 硬核处理器系统（HPS）Intel Stratix 10 SoC硬核处理器系统（HPS）是Intel业界领先的第三代HPS。通过采用Intel的14-nm三栅极 技术性能， Intel Stratix 10 SoC器件采用集成四核64-bit ARM Cortex-A53，实现了高于上一代SoC两倍的性能。HPS通过增添一个系统存储器管理单元也实现了全系统硬件虚拟化功能。这些在体系结构上的改进确保了 Intel Stratix 10 SoC将满足当前和未来嵌入式市场的要求，包括：无线和有线通信，数据中心加速以及众多军事应用。

英特尔的 28 纳米 Stratix V FPGA 在高端应用中实现了高带宽、高系统集成度，不但非常灵活，而且降低了成本和总功耗。

Stratix IV系列虽然现在应用也很多，这里就不过多介绍了，有兴趣的请移步：https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/fpga/stratix/iv.html？wapkw=stratix%20iv

Arria系列FPGAArria系列从战略角度讲对标的是Xilinx K系列FPGA。

英特尔 Arria 设备家族可提供中端市场中的最佳性能和能效。英特尔 Arria 设备家族拥有丰富的内存、逻辑和数字信号处理 （DSP） 模块特性集，以及高达 25.78 Gbps 收发器的卓越信号完整性，支持您集成更多功能并最大限度地提高系统带宽。此外，Arria V 和英特尔 Arria 设备家族的 SoC 产品可提供基于 ARM 的硬核处理器系统 （HPS），从而进一步提高集成度和节省更多成本。

各代Arria FPGA

家族Arria GXArria II GXArria II GZArria V GX， GT， SXArria V GZArria 10

推出年份200720092010 年201120122013 年

制程技术90 纳米40 纳米40 纳米28 纳米28 纳米20 纳米

Arria 10 FPGA 和 SoC借助公开可用的 OpenCores 设计，英特尔 Arria 10 FPGA 的内核性能不仅显著高于竞争产品，并且还提供了高达 20% 的 Fmax 优势。此外，英特尔 Arria 10 家族提供可编程逻辑行业唯一基于 20 纳米 ARM* 的 SoC，可提供高达 1.5 GHz 的时钟频率。英特尔 Arria 10 家族还首次在 FPGA 中提供了对浮点运算的强化支持，从而将 DSP 性能提升到新的水平。

主要分为以下三个系列：

Arria 10 FPGA 和 SoC选型参考Arria 10 GX器件

Arria 10 GT

Arria 10 SX

Arria 10 FPGA 和 SoC命名规则Arria 10 GX器件

自适应逻辑模块-ALM如图 1 所示，增强的 ALM 具有 8 个输入，包括一个可拆分查找表 （LUT）、两个专用嵌入式加法器和 4 个专用寄存器。

实施基于 7 - 输入 LUT 的选定函数、所有 6 - 输入逻辑函数和两个独立函数（由更小的 LUT 组成，如两个独立的 4 输入 LUT），以优化内核利用率。为每个 8 - 输入可拆分 LUT 提供 4 个寄存器。这支持 器件最大限度提升核心性能和核心逻辑利用率，并为寄存器密集型和高度管道化设计提供更轻松的时序收敛。

ALM 特性与优势

每 ALM 的可用资源优势优势

8-输入可拆分LUT可实施任何 6 - 输入逻辑函数和特定 7 - 输入函数，可拆分为更小的独立 LUT，如两个独立的 4 - 输入 LUT英特尔 Quartus 设计软件具有可拆分性，并针对性能、效率、功耗和面积进行了优化

两个嵌入式加法器支持两个两位加法或两个三位加法，无需任何额外的资源可以从相同的 ALM 中生成操作数，无需任何额外的逻辑

4 个寄存器最佳寄存器逻辑比率，以确保器件不受寄存器限制丰富的寄存器，以提升寄存器密集型应用或管道设计的性能

4 个输出可以在两个输出函数之间分配单个 ALM 的输入，支持快速运行广泛的输入函数，以及窄输入函数高效利用剩余资源

MLAB英特尔 Stratix 系列 FPGA 的核心包括一个逻辑阵列模块，该模块由普通的 ALM 组成，或被配置为简单的 640 位双端口 SRAM 模块（被称作 MLAB）MLAB 可以被配置为 64 x 10 或 32 x 20 简单双端口 SRAM 模块。MLAB 经过优化，可以 600-MHz 时钟速度的最大性能来实施过滤器延迟线、小型 FIFO 缓冲器和移位寄存器

Arria V FPGA 和 SoC架构

可以分为如下几个系列：

Arria V FPGA 和 SoC汇总

Intel MAX 系列FPGA/CPLDIntel MAX 系列FPGA/FPGA 战略上对标的是Xilinx的CPLD系列。

这个系列本来是Altera系列CPLD，但是后续Intel将这一些更改，将CPLD更改为FPGA（小型），这一更改或许代表着未来CPLD的发展（后续市场上或将不再有CPLD）。

这一系列改变主要架构还是CPLD，但是内部结构还是FPGA，所以不能称为CPLD，更像是CPLD+FPGA，Intel推广时还是将这一些列作为CPLD推广。

所以这里需要分为两个系列分别介绍。

系列成熟的 CPLD 家族 MAX II CPLDMAX IIZ CPLDMAX V CPLD英特尔 MAX 10 FPGA

推出年份1995 - 20022004 年20072010 年

制程技术0.50-0.30 微米180 纳米180 纳米180 纳米

主要功能5.0 V I/O较多的 I/O 数量低静态功耗低成本、低功耗

Intel MAX 10 系列FPGA英特尔MAX 10 FPGA 提高了外部系统组件功能的集成度，从而降低了系统级成本。与 CPLD 不同，55 纳米英特尔 MAX 10 FPGA 包括 FPGA 的全部功能，例如数字信号处理 （DSP）、带有模拟到数字转换器 （ADC）和温度传感器的模拟模块、嵌入式软核处理器支持、存储控制器和双配置闪存。

大约一下几种芯片：

系列FPGA架构如下：

Intel MAX V 系列CPLD实现了低成本、低功耗和片上特性，MAX V CPLD 是市场上最有价值的设备。MAX V 设备采用独特的非易失性架构，提供可靠的全新特性，总功耗比竞品 CPLD 降低多达 50%。MAX V 设备非常适合许多细分市场中的通用及功耗和空间受限设计，包括固网、无线、工业、消费类、计算机和存储，以及广播和军事等。MAX V CPLD 被利用在广泛的各种应用中，它们过去只能在上一代 ASIC、ASSP、FPGA 和分立逻辑器件中实现。

Intel Cyclone系列FPGA这一些列战略上应该对标的是Xilinx S系列。

这一系列FPGA应该是大家最熟知的，Altera在国内推广的系列，很多大学的课程设计使用 的FPGA应该都是Altera Cyclone系列FPGA，而且很多人的启蒙FPGA应该也是这一系列FPGA（很多开发板都是这一系列FPGA），资料就不用多说了。

这里就简单介绍一下Cyclone 10、Clcyone V 及ClCyone IV（简单介绍）。

FPGACyclone FPGACyclone II FPGACyclone III FPGACyclone IV FPGACyclone V FPGACyclone 10 FPGA

推出年份2002 年2004 年2007200920112017

建议新设计使用否否否是是是

Intel Cyclone 10系列FPGAIntel Cyclone 10基本被其他系列给湮灭掉了，和Xilinx S7系列一样，只是“存在”，低端基本使用MAX 10系列了，高端也不会使用该系列。

Intel Cyclone V系列FPGACyclone V FPGA 提供了行业最低的系统成本和功耗，以及全新的性能水平，使设备产品家族成为突出您的大容量应用优势的理想之选。相比前代产品，总体功耗降低了高达 40%，您还可以获得高效的逻辑集成功能、集成收发器变体和 SoC FPGA 变体（包括基于 ARM* 的硬处理器系统 （HPS））。

主要分为以下几个系列：

Intel Cyclone V系列FPGA选型参考Cyclone V E

Intel Cyclone V系列FPGA命名规则Cyclone V E

Intel Cyclone IV系列FPGAGX 和 E 设备架构都有非常高效的互联和低偏移时钟网络，支持时钟和数据信号的逻辑结构之间互联。

Intel/Altera 系列FPGA简介至此为止了，大部分现有的Intel的FPGA都有介绍，希望 对大家有帮助。

责任编辑：haq