External Memory Interface

英特爾全面的內存接口設計解決方案可化解當前高速內存接口面臨的挑戰。具體而言,英特爾推出的解決方案支持各種主流 SDRAM 和 SRAM 內存協議及封裝內存技術,如高帶寬內存 (HBM)。我們的內存接口解決方案包括高性能內存控制器選項、內存 PHY 選項和多端口前端選項。這些解決方案支持糾錯碼 (ECC)。

借助強化內存控制器,英特爾? Agilex? 和英特爾? Stratix? 10 FPGA 和系統芯片各自可在 10 納米和 14 納米節點上為內存接口提供高性能。相比軟內存控制器選項,這些硬內存控制器具有多種優勢,包括:

  • 縮短工程設計周期并加快上市速度,因為在強化邏輯中,時間是預先結束的
  • 節省用戶邏輯資源
  • 進一步改進 fMAX、效率和延遲等方面性能
  • 支持功耗更低的內存接口解決方案

英特爾? Arria? 10、Arria V 和 Cyclone? V FPGA 也支持硬內存接口。有關這些硬控制器和 PHY 的一般預期性能和利用率,請參見外部內存接口手冊。

我們的解決方案可用作高級設備架構、英特爾? Quartus? Prime 軟件中的可定制英特爾? FPGA 知識產權 (IP) 功能、動態生成的設計示例、演示主板和/或模擬模型。所有這些解決方案均附帶一套豐富的技術文檔。

主板偏斜參數工具 (XLS) 支持輕松、精確地計算主板偏斜參數,同時節省寶貴的設計時間。

EMIF Spec Estimator 可幫助預測內存接口的數量。

生成英特爾? Stratix? 10 設備 EMIF IP 示例設計


英特爾? Stratix 10 EMIF 調試工具套件


DDR4 Ping Pong PHY


表 1 列出了英特爾? FPGA 設備支持的外部內存接口。使用我們的外部內存接口規范估算器了解更多信息。

表 1.外部內存接口支持

設備 內存類型
DDR4 DDR3 DDR2 LPDDR3 LPDDR2 RLDRAM3 RLDRAM2 QDRIV QDRII+
Xtreme
QDRII+ QDRII
Intel AgilexTM 3,200 
Mbps
1,600 
MHz
- - - - 2,400
Mbps
1,200
MHz
- 2,133
Mtps
1,066
MHz
- - -
Intel Stratix?10 (1) 2,666 
Mbps

1,333 
MHz
2,133
Mbps

1,066
MHz
- 1,600
Mbps

800
MHz
- 2,400
Mbps

1,200
MHz
- 2,133
Mtps

1,066
MHz
1,266
Mtps

633
MHz
1,100
Mtps

550
MHz
700
Mtps

350
MHz
Stratix V - 1,866
Mbps

933
MHz
1,066
Mbps

400
MHz
- - 1,600
Mbps

800
MHz
1,067
Mbps

533
MHz
- - 2,200
Mtps

550
MHz
1,400
Mtps

350
MHz
Stratix IV 1,066
Mbps

533
MHz
800
Mbps

400
MHz
- - - 1,067
Mbps

533
MHz
- - 2,200
Mtps

550
MHz
1,400
Mtps

350
MHz
Intel Arria? 10 2,400 
Mbps

1,200 
MHz
2,133
Mbps

1,066
MHz
- 1,600
Mbps

800
MHz
- 2,400
Mbps

1,200
MHz
- 2,133
Mtps

1,066
MHz
1,266
Mtps

633
MHz
1,100
Mtps

550
MHz
 667 
Mtps 

 333 
MHz
Arria V - 1,334
Mbps

667
MHz
800
Mbps

400
MHz
- 800
Mbps

400
MHz
- 800
Mbps

400
MHz
- - 1,600
Mtps

400
MHz
1,600
Mtps

400
MHz
Arria V GZ - 1,600
Mbps

800
MHz
800
Mbps

400
MHz
- - 1,334
Mbps

667
MHz
700
Mbps

350
MHz
- - 2,000
Mtps

500
MHz
1,400
Mtps

350
MHz
Cyclone? - 800
Mbps

400
MHz
800
Mbps

400
MHz
- 667
Mbps

333
MHz
- - - - - -
Cyclone IV - - 400
Mbps

200
MHz
- - - - - - - 668
Mtps

167
MHz
Intel MAX? 10 - 606
Mbps
303
MHz
400
Mbps
200
MHz
- 400
Mbps
200
MHz
- - - - - -
  1. 特征待定。

不斷改進半導體制程技術幫助增強了嵌入式系統的組件集成、功能和性能。盡管功能改進能帶來巨大益處,但更高性能的內存系統具有一項不足,即更可能產生軟錯誤,需要格外注意。

降低電壓會導致集成電路更易受到各種電磁和粒子輻射的影響。當嵌入式系統中的 DRAM 內存大小增長至數百 MB 時,自然產生的阿爾法粒子所導致的軟錯誤可能超過可接受水平。當接口速度超過 1 Gbps,過多的噪音和抖動可能致使通向和來自外部內存的傳輸線發生錯誤。

圖 1 典型的外部 DDR 內存架構

通過糾錯碼實施錯誤恢復

鑒于發生軟錯誤的可能性有所提高,許多設計師正考慮將 ECC 加入外部 DDR 內存。ECC 可幫助糾正一位錯誤,顯著降低發生系統故障的可能性。英特爾系統芯片 FPGA 能夠有效支持 ECC,因為該設備集成了所有需要的邏輯函數。只需擴展 DDR 內存的寬度便可啟用外部內存上的 ECC,如圖 1 所示。

系統級錯誤恢復方法

通過在大型內部內存(即片上外設內的 512 KB 二級高速緩存和數據緩沖區)上加入對 ECC 的支持,系統芯片可擴展對錯誤恢復的支持。

高性能嵌入式系統經常將 32 位數據總線用于外部 DDR 以獲取高吞吐量,而且經常需要通過 ECC 實施錯誤恢復。英特爾系統芯片 FPGA 融合了 ECC 和 32 位接口的出色性能和可靠性。

外部內存接口規范估算器是一種參數工具,支持您查找和比較 FPGA 中所支持外部內存接口的性能。您可使用搜索條件查找特定性能,然后過濾您選擇用于分析的條件,跨 FPGA 并行比較性能。外部內存接口規范估算器支持 DDR4 SDRAM、DDR3 SDRAM、DDR2 SDRAM、DDR SDRAM、LPDDR3 SDRAM、LPDDR2 SDRAM、RLDRAM 3、RLDRAM 2、QDR II SRAM、QDR II+ SRAM、QDR II+ Xtreme SRAM 和 QDR IV SRAM 接口。

所述性能是在采用所列特性和所支持高速內存標準時英特爾??FPGA 支持的最大時鐘速率。

最大時鐘速率只是獨立 FPGA ALTMEMPHY 或 UniPHY 的估測數據,而且基于 Nios??的定序器和高性能控制器 II 實例生成時具有英特爾 FPGA IP 的默認控制器參數。如需了解設計的實際性能,您必須始終在 Quartus?Prime 軟件中進行編譯和為設計實施定時分析。

外部內存接口規格估算器可替代外部內存接口手冊第 1 卷選擇設備、內存組件和 IP (PDF) 部分的最大時鐘速率表。外部內存接口規格估算器支持的設備包括英特爾? Agilex?、英特爾? Stratix? 10、英特爾? Arria? 10、Stratix V、Stratix IV、Stratix III、Arria V、Arria II GZ、Arria II GX、Cyclone? V、Cyclone IV 和 Cyclone III 設備家族。

外部內存接口規格估算器工具現在可根據外部內存接口UI個估算器免責聲明試用。期待您提出反饋意見,幫助我們修復潛在的瀏覽器兼容性問題,提升總體價值。在報告技術問題時,請附上瀏覽器和操作系統信息。

英特爾和 Quartus 是英特爾公司在美國和/或其他國家的商標。