Altera公司的Stratix IV 40nm FPGA包括Stratix IV E、Stratix IV GX和Stratix IV GT三個系列，具有較高的密度（680k邏輯單元（LE），22.4Mbits嵌入式存儲器和1 360個18×18乘法器），較佳的性能以及較低的功耗，系統(tǒng)帶寬（8.5Gbps）的48個高速收發(fā)器，以及1 067 Mbps (533 MHz) DDR3存儲器接口)達到了較高的水平，并具有較好的信號完整性，適合無線通信固網(wǎng)、軍事、廣播等其他最終市場中的高端數(shù)字應用。

Altera Stratix IV FPGA面向高端應用，提供了突破性的系統(tǒng)帶寬水平和功率效率。Stratix IV FPGA采用臺灣半導體廠商（TSMC）的40nm工藝技術(shù)，具有較高的邏輯密度，較大的收發(fā)器和較低功耗要求。

Stratix IV器件系列包括三個優(yōu)產(chǎn)品類型以滿足不同的應用需求：

• Stratix IV E（增強型）FPGA，高達813 050個邏輯元件（LE）， 33 294kbits RAM和1 288 18×18位乘法器

• Stratix IV GX收發(fā)器FPGA，高達531 200LE，27 376kbits RAM，1 288 18 x 18位乘法器和基于48全雙工時鐘數(shù)據(jù)恢復（CDR）的收發(fā)器，速率高達8.5 Gbps

• Stratix IV GT，高達531 200 LE，27 376 kbits RAM，1 288 18×18位乘法器和基于48全雙工CDR的收發(fā)器，速率高達11.3 Gbps

Stratix IV FPGA主要特性

Stratix IV器件的主要特性如表1所示。

表1 Stratix IV器件的主要特性


•在Stratix IV GX和GT器件中，采用最高48全雙工CDR的收發(fā)器，分別支持高達8.5Gbps和11.3Gbps的速率

•專用型電路可支持適用于一般串行協(xié)議的物理層功能，如PCI Express（PCIe) （PIPE) Gen1和Gen2， Gbps Ethernet（GbE），串行RapidIO，SONET/SDH，XAUI/HiGig，（OIF）CEI-6G，SD/HD/3G-SD，F(xiàn)ibre 通道，SFI-5和Interlaken

•完整的PCIe協(xié)議解決方案，帶有采用PHY-MAC層的嵌入式PCIe硬IP模塊，數(shù)據(jù)鏈接層和處理層功能

•可編程的發(fā)射器預加重和接收器均衡電路以補償在實際媒體中根據(jù)頻率產(chǎn)生的損耗

•典型的物理媒體連接（PMA）國耗：每通道100mW@3.125Gbps 和每通道135 mW@6.375 Gbps

•每個器件72 600至813 050同等LE

• 7 370~33 294kbits的增強型TriMatrix存儲器，包括三種RAM模塊容量，以實現(xiàn)真正的雙端存儲器和FIFO緩沖器

•數(shù)字信號處理（DSP）模塊，可配置為9×9位、12×12位、18×18位和36×36位

•每個器件中，最高達16個全球時鐘（GCLK），88個區(qū)域時鐘（RCLK）和132個外高時鐘（PCLK）

•可編程的功率技術(shù)，在將器件性能較大化的同時，將功率較小化

•高達1120個用戶引腳配置在24個模塊I/O體中,支持廣泛的單端和差分I/O標準

•支持高速外部存儲器接口，在最高達24模塊I/O體上，包括DDR、DDR2、DDR3 SDRAM、RLDRAM II、QDR II和QDR II+ SRAM

•高速LVDS I/O支持，帶有串行器/并行器（SERDES），動態(tài)相位排列（DPA）和軟CDR電路，速度高達1.6 Gbps

•支持源同步總線標準，包括SGMII、GbE、SPI-4相位2（POS-PHY4層）、FI-4.1、XSBI、UTOPIA IV、NPSI和CSIX-L1

•針對Stratix IV E的插腳引線，設(shè)計允許以較小的PCB影響，從Stratix III向Stratix IV E移植

Stratix IV GT器件

Stratix IV GT器件為每個產(chǎn)品提供高達48個基于CDR的收發(fā)器通道：28個收發(fā)器通道中的三分之二都具有專用型PCS和PMA電路并支持600Mbps~11.3Gbps之間的數(shù)據(jù)速率，其余的16個收發(fā)器通道具有僅PMA專用型電路并支持600Mbps~6.5Gbps間的數(shù)據(jù)率。


圖1 Stratix IV GT器件框圖



圖2 Stratix IV GT 100G開發(fā)板方框圖

Stratix IV GT版100G開發(fā)套件

支持對100GbE設(shè)計進行全面評估：

•通過光模塊，支持10G/40G和100G線路接口

•通過4×18 ADRII和4×32 DDR3存儲器塊，支持需要外部存儲器接口的應用

•通過兩對FCI AirMax連接器，使用系統(tǒng)側(cè)接口

•全面的線路側(cè)（光模塊）至系統(tǒng)側(cè)（AirMax連接器）數(shù)據(jù)通路分析

•評估性能達11.3 Gbps的收發(fā)器

•驗證兼容10G/40G/100G以太網(wǎng)、Interlaken、CEI-6G/11G、PCI Express（Gen1，Gen2和Gen3）、Serial RapidIO以及其他主要標準的物理介質(zhì)附加（PMA）子層

•驗證SFP、SFP+、QSFP和CFP等光模塊之間的互操作性

Stratix IV GT版100G開發(fā)套件包括：

• Stratix IV GT開發(fā)板

•安裝的器件：EP4S100G5F45I1N

• EPM2210F324C3N，MAX II 256引腳CPLD

•配置狀態(tài)和設(shè)置單元

•快速被動并行（FPP）配置

•嵌入式USB-BlasterTM下載電纜

•時鐘

•板上可編程時鐘振蕩器

• SMA連接器，為收發(fā)器參考時鐘提供外部差分時鐘

•通用用戶輸入/輸出

• DIP和按鍵式開關(guān)

• LED

• LCD


圖3 Stratix IV GT 100G開發(fā)板外形圖

•存儲器件

• 1Gb同步閃存(主要用于存儲兩個FPGA配置——工廠和用戶配置)

•板上存儲器

• 4個2Gb DDR3 SDRAM

• 4個72Mb QDR II SRAM

•元件和接口

• 10/100/1000以太網(wǎng)PHY和RJ-45插頭

• 36個收發(fā)器通道

• 1個SFP+接口通道

• 1個具有EDC的SFP+接口通道

• 4個QSFP接口通道

• 10個CFP接口通道

• 20個Interlaken接口通道

•溫度測量電路

•管芯溫度

•環(huán)境溫度

•電源

• 14V~20V直流輸入

• 2.5mm筒形插座，用于直流電源輸入。

• On/off電源滑動開關(guān)

•板上電源測量電路

• Quartus II軟件許可并沒有含在這一套件中

使用這一開發(fā)套件你可以實現(xiàn)下列功能：

•對設(shè)計進行開發(fā)和測試以適應各種不同的光學模塊

•開發(fā)和測試Interlaken設(shè)計

•開發(fā)和測試存儲器子系統(tǒng)，包括DDR3或QDR II存儲器

•構(gòu)建可從Altera和HardCopy IV ASIC進行移植的設(shè)計