Lattice Semiconductor MachXO4™现场可编程门阵列
Lattice Semiconductor MachXO4™现场可编程门阵列（FPGA）通过先进的功能扩展了Lattice Semiconductor超低密度FPGA产品组合，提供了灵活性与效率。MachXO4器件结合了低功耗、嵌入式闪存、高I/O密度和即时启动能力，以满足现代系统的需求。MachXO4在紧凑封装中具有出色的I/O密度，集成了硬化功能，有助于最大限度地降低系统成本和占位面积。广泛的可编程性和对行业标准接口的原生支持，使这些FPGA成为可扩展连接和控制应用解决方案。
通过Lattice Radiant™软件提高设计效率，该软件支持大型复杂设计，具有业界领先的RTL合成、统一的设计数据库、高级脚本、现代GUI、定时分析和嵌入式逻辑分析仪。Lattice还为MachXO4™系列提供了广泛的预设IP模块。
特性
- 型号（所有型号在功能和引脚上均兼容）
- ZC - 超低功耗，2.5V/3.3V电源
- HC - 高性能，2.5V/3.3V电源
- HE - 高性能，1.2V电源
- 基于65nm的非易失性低功耗工艺
- 极低功耗，静态功耗低至140µW
- 广泛的896 LUT至9400 LUT逻辑密度选择范围
- 内嵌闪存，用户闪存（UFM）最多可达448kb
- 内嵌块存储器（EBR）最多可达432kb，分布式RAM为54kb
- 开机即用，启动时间不到5ms
- 高度灵活的缓冲器支持3.3V、1V I/O标准，用于连接旧版和新一代设备
- 支持热插拔，漏电流低至350µA，无电源排序
- 支持LVCMOS和LVTTL I/O类型的混合电压
- 默认集成上拉电阻器，以减少外部组件
- I/O引脚与LUT比率高的紧凑型封装，多达382个I/O引脚
- SPI、I2C、定时器/计数器和振荡器等片上硬化功能
- 使用Lattice Radiant软件提高设计生产力
- 符合RoHS标准
应用
- 计算
- 数据中心服务器
- 网络和存储器
- 硬件加速
- 通信
- 以太网开关和路由器
- 宽带接入
- 无线电单元
- 消费类电子产品
- 显示器
- 摄像头
- 智能手机
- 工业
- 电机控制
- 手持设备
- 测试与测量
- 可编程逻辑控制器
- 汽车（零件尾号为A）
- ADAS
- 逆变器
- 电机控制
- 信息娱乐
- 电池管理
规范
- 低功耗和可编程架构
- 逻辑密度范围为896至9.4k LUT4
- 64kb至432kb的嵌入式块存储器（EBR）
- 高达54kb的分布式RAM
- 专用FIFO控制逻辑
- 先进的65nm低功耗工艺
- 可编程低摆幅差分I/O
- 待机模式和其他节能选项
- 高性能、灵活的I/O缓冲器
- 可编程sysI/O™缓冲器支持广泛的接口范围
- LVCMOS 3.3/2.5/1.8/1.5/1.2/1.0
- LVTTL
- LVDS、Bus-LVDS、MLVDS、LVPECL
- 模拟MIPI D-PHY
- 施密特触发输入，迟滞最高为0.5V
- I/O支持热插座
- 片上差分终端
- 可编程上拉或下拉模式
- 可编程sysI/O™缓冲器支持广泛的接口范围
- 预先设计的源同步I/O：
- I/O单元中的DDR寄存器
- 专用传动逻辑
- 显示器I/O的7:1传动比
- 通用DDR、DDRx2和DDRx4
- 先进封装范围广泛
- I/O与LUT比率高达382个I/O引脚的紧凑型封装
- 0.4mm间距 - 1280至4320个LUT，占位面积极小的WLCSP（2.5mm×2.5mm至3.8mm×3.8mm），I/O为27至62个
- 0.5mm间距 - 8mmx8mm BGA至20mmx20mm TQFP封装中896至4320个LUT，I/O最多为112个
- 0.8mm间距 - 14mmx14mm至19mmx19mm BGA封装中1280至9400个LUT，I/O最多为382个
- 1.0mm间距 - 1280至4320 LUT，采用17mmx17mm BGA封装，有204个I/O
- 非易失性，可多次重新配置
- 即时开机 - 几毫秒内即可启动
- 可选双启动，带外部SPI存储器
- 单芯片安全解决方案
- 可通过JTAG、SPI或I2C实现可编程
- 可配置闪存，商业/工业设备可进行高达100,000次写/擦，汽车设备可进行10,000次写/擦
- 支持非易失性存储器的后台编程
- 通过TransFR重新配置，在I/O保持系统状态的同时进行现场逻辑更新
- 可优化片上时钟功能
- 商用/工业设备上的振荡器精度为5.5%
- 8个主时钟
- 最多支持两个边缘时钟，用于高速I/O接口，仅限顶部和底部。
- 每个器件最多可集成两个模拟 锁相环，并支持分数n频率合成。
- 输入频率范围宽广，从7MHz到400MHz
- 增强型系统级支持
- 片上硬化功能 - SPI、I2C和定时器/计数器
- 独特的TraceID用于系统跟踪
- 单电源，工作范围更广
- IEEE 1149.1标准边界扫描
- IEEE 1532合规系统内编程
- 最先进的设计软件
- Lattice Radiant支持MachXO4器件
- 行业领先的RTL语言支持VHDL、VHDL-2008、Verilog和SystemVerilog
- 命令行和TCL设计流程的高级脚本能力
- 一键编译流程和分析工具之间的交叉探测
- 嵌入式定时和逻辑分析仪
PFU框图
MachXO4器件的芯体由PFU块组成，这些PFU块可编程来执行逻辑、算术、分布式RAM和分布式ROM功能。每个PFU模块由四个互连的切片组成，编号为零至三。每个切片包含两个LUT和两个寄存器。每个PFU模块有53个输入和25个输出。
切片图
第0至3切片包含两个LUT4，为两个寄存器供电。第0至2切片可以配置为分布式存储器。控制逻辑执行设置/重置功能（可编程为同步/异步）、时钟选择、芯片选择以及更广泛的RAM/ROM功能。该切片中的寄存器可以配置为正/负时钟和边缘触发或电平敏感时钟。所有切片均有来自路由的15个输入和来自进位链的一个输入（来自相邻切片或PFU）。有七个输出：六个用于路由，一个用于进位链（用于相邻的PFU）。
PLL图
MachXO4 PLL包含一个WISHBONE端口功能，允许用户逻辑动态更改PLL设置（包括分频器值）。使用此功能时，必须在设计中实例化EFB块，以便访问WISHBONE端口。与动态相位调整类似，当通过WISHBONE端口更新PLL设置时，PLL可能会失去锁定，并且在tLOCK参数得到满足之前不会重新锁定。
开发工具
Lattice Semiconductor MachXO4™开发板
用于探索和评估MachXO4 fpga能力的多功能平台。
发布日期: 2025-12-11
| 更新日期: 2025-12-22