Intel/Altera 系列FPGA簡介
https://zhuanlan.zhihu.com/p/413840098
概述
自從Altera被Intel收購後，似乎放棄了整個中國市場，Altera市場佔有率被其他FPGA廠家所侵蝕，國內目前還有一些公司用Altera的FPGA（CPLD居多），所以今天我們再去了解一下Intel FPGA系列產品。
PS：目前國內Xilinx ZYNQ系列使用比例非常高，其實Altera當年對標ZYNQ產品Clcyone V及Arria V系列SoC FPGA設計的架構要比ZYNQ更加合理，但是時事造英雄，當年Altera忙著“被”收購，導致SoC FPGA系列FPGA推廣被自己“扼殺”，所以國內應用Altera SoC FPGA的很少，相應 的文件很少。當年我使用的第一款SOC FPGA就是Cyclone V（DE1-Soc），所有的問題都需要自己解決，當時的技術支援也只有TB上 的商家，很多問題都不能解決，跑個系統都花費了一個月時間，後面就轉投Xilinx的懷抱了，誒！真香！
目前，Intel FPGA主要有5個系列，分別為：Agilex、Stratix、Arria、MAX、Cyclone系列，每個系列又根據不同應用場合有不同的小系列（我們稱為二級系列），因為一些二級系列晶片早已停產，我們介紹時會從二級系列最新開始介紹，向前介紹，介紹到常用系列結束為止。
從上面可以簡單分兩個系列Agilex系列是收購Altera後推出的系列FPGA，其他系列基本都是Altera沒被收購時的系列FPGA。這樣區分其實沒太大意義，只是想說的是。。。從Agilex系列之後Altera基本從國內消失了。
Agilex系列FPGA
英特爾 Agilex™ FPGA 家族從戰略地位可以看做是Xilinx Ultrascale+系列對標產品。
英特爾 Agilex™ FPGA 家族融合了英特爾 10 奈米 SuperFin 製程技術、與英特爾專有嵌入式多管芯互聯橋接（EMIB）整合的 3D 異構系統級封裝（SiP），以及基於晶片的創新架構，可為各種應用提供定製的連線和加速功能。
這種全新架構支援 FPGA 結構與專用邏輯塊結合，比如收發器、處理器介面、優化的I/O、自定義計算、英特爾® eASIC™ 器件和許多其他功能，從而建立面向每種應用實現獨特優化的解決方案。英特爾 Agilex SoC FPGA 還集成了四核 Arm* Cortex-A53 處理器，可提供高系統整合水平。
英特爾 Agilex™ FPGA分為下面主要的三個系列，主要如下：
Agilex F系列FPGA
英特爾 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC FPGA 集成了頻寬高達 58 Gbps 的收發器、增強的 DSP 功能、高系統整合度和第二代英特爾 Hyperflex 架構，適用於資料中心、網路和邊緣的各種應用。英特爾 Agilex F 系列 FPGA 和 SoC 家族還提供整合四核 Arm* Cortex-A53 處理器的選項，以提供高系統整合度。
產品簡表如下：
Agilex I系列FPGA
英特爾 Agilex I 系列 SoC FPGA 針對高效能處理器介面和頻寬密集型應用進行了優化。通過 Compute Express Link 提供面向英特爾 至強 處理器的一致性連線、增強型 PCIe* Gen 5 支援和頻寬高達 112 Gbps 的收發器，使得英特爾 Agilex I 系列 SoC FPGA 成為需要大量介面頻寬和高效能的應用的理想選擇。
產品簡表如下：
Agilex M系列FPGA
英特爾 Agilex M 系列 SoC FPGA 針對計算密集型和記憶體密集型應用進行了優化。英特爾 Agilex M 系列 SoC FPGA 提供面向英特爾 至強 處理器的一致性連線、HBM 整合、增強型 DDR5 控制器和英特爾 傲騰 DC 持久記憶體支援，針對需要大量記憶體和高頻寬的資料密集型應用進行了優化。該產品家族即將上市（目前官網還沒上市）。
Agilex系列FPGA命名規則
Stratix系列FPGA
這一系列部分人還是很熟悉的，從戰略上講對標Xilinx V系列FPGA。
| 裝置產品家族 | Stratix 10 | Stratix V | Stratix IV | Stratix III | Stratix II GX | Stratix II | Stratix GX | Stratix |
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目前在售產品
Stratix 10 FPGA 和 SoC
Stratix 10 FPGA又分為以下幾個系列：
選型參考
Stratix 10 FPGA 和 SoC 硬核處理器系統(HPS)
Intel Stratix® 10 SoC硬核處理器系統(HPS)是Intel業界領先的第三代HPS。通過採用Intel的14-nm三柵極 技術性能， Intel Stratix 10 SoC器件採用整合四核64-bit ARM Cortex-A53，實現了高於上一代SoC兩倍的效能。HPS通過增添一個系統儲存器管理單元也實現了全系統硬體虛擬化功能。 這些在體系結構上的改進確保了 Intel Stratix® 10 SoC將滿足當前和未來嵌入式市場的要求，包括：無線和有線通訊，資料中心加速以及眾多軍事應用。
Stratix 10 FPGA命名規則
Stratix 10 (GX, SX, TX) Devices
Stratix 10 (MX) Devices
Stratix 10 (DX) Devices
Stratix V系列FPGA
英特爾的 28 奈米 Stratix® V FPGA 在高階應用中實現了高頻寬、高系統整合度，不但非常靈活，而且降低了成本和總功耗。
分為三個系列，具體如下：
與Stratix 10對比如下
Stratix V系列FPGA選型參考
Stratix V GT Device
Stratix V GX Device
Stratix V GS Device
Stratix V E Device
Stratix V系列FPGA命名規則
Stratix IV系列雖然現在應用也很多，這裡就不過多介紹了，有興趣的請移步：https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/products/details/fpga/stratix/iv.html?wapkw=stratix%20iv
Arria系列FPGA
Arria系列從戰略角度講對標的是Xilinx K系列FPGA。
英特爾 Arria® 裝置家族可提供中端市場中的最佳效能和能效。英特爾 Arria® 裝置家族擁有豐富的記憶體、邏輯和數字訊號處理 (DSP) 模組特性集，以及高達 25.78 Gbps 收發器的卓越訊號完整性，支援您整合更多功能並最大限度地提高系統頻寬。此外，Arria® V 和英特爾® Arria® 裝置家族的 SoC 產品可提供基於 ARM 的硬核處理器系統 (HPS)，從而進一步提高整合度和節省更多成本。
各代Arria FPGA
| 家族 | Arria® GX | Arria® II GX | Arria® II GZ | Arria® V GX, GT, SX | Arria® V GZ | Arria® 10 |
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Arria® 10 FPGA 和 SoC
藉助公開可用的 OpenCores 設計，英特爾® Arria® 10 FPGA 的核心效能不僅顯著高於競爭產品，並且還提供了高達 20% 的 Fmax 優勢。此外，英特爾® Arria® 10 家族提供可程式設計邏輯行業唯一基於 20 奈米 ARM* 的 SoC，可提供高達 1.5 GHz 的時鐘頻率。英特爾® Arria® 10 家族還首次在 FPGA 中提供了對浮點運算的強化支援，從而將 DSP 效能提升到新的水平。
架構如下：
主要分為以下三個系列：
Arria® 10 FPGA 和 SoC選型參考
Arria 10 GX器件
Arria 10 GT
Arria 10 SX
Arria® 10 FPGA 和 SoC命名規則
Arria 10 GX器件
Arria 10 GT
Arria 10 SX
自適應邏輯模組-ALM
如圖 1 所示，增強的 ALM 具有 8 個輸入，包括一個可拆分查詢表 (LUT)、兩個專用嵌入式加法器和 4 個專用暫存器。
實施基於 7 - 輸入 LUT 的選定函式、所有 6 - 輸入邏輯函式和兩個獨立函式（由更小的 LUT 組成，如兩個獨立的 4 輸入 LUT），以優化核心利用率。 為每個 8 - 輸入可拆分 LUT 提供 4 個暫存器。這支援 器件最大限度提升核心效能和核心邏輯利用率，併為暫存器密集型和高度管道化設計提供更輕鬆的時序收斂。
ALM 特性與優勢
| 每 ALM 的可用資源 | 優勢 | 優勢 |
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Arria V FPGA 和 SoC
架構
可以分為如下幾個系列：
主要有以下產品
Arria V FPGA 和 SoC選型參考
Arria V GX
Arria V GT
Arria V GZ
Arria V SX
Arria V ST
Arria V FPGA 和 SoC命名規則
Arria V GX
Arria V GT
Arria V GZ
Arria V SX
Arria V ST
Arria V FPGA 和 SoC彙總
Intel MAX 系列FPGA/CPLD
Intel MAX 系列FPGA/FPGA 戰略上對標的是Xilinx的CPLD系列。
這個系列本來是Altera系列CPLD，但是後續Intel將這一些更改，將CPLD更改為FPGA（小型），這一更改或許代表著未來CPLD的發展（後續市場上或將不再有CPLD）。
這一系列改變主要架構還是CPLD，但是內部結構還是FPGA，所以不能稱為CPLD，更像是CPLD+FPGA，Intel推廣時還是將這一些列作為CPLD推廣。
所以這裡需要分為兩個系列分別介紹。
| 系列 | 成熟的 CPLD 家族 MAX® II CPLD | MAX® IIZ CPLD | MAX® V CPLD | 英特爾® MAX® 10 FPGA |
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Intel MAX 10 系列FPGA
英特爾MAX 10 FPGA 提高了外部系統元件功能的整合度，從而降低了系統級成本。與 CPLD 不同，55 奈米英特爾 MAX 10 FPGA 包括 FPGA 的全部功能，例如數字訊號處理 (DSP)、帶有模擬到數字轉換器 (ADC)和溫度感測器的模擬模組、嵌入式軟核處理器支援、儲存控制器和雙配置快閃記憶體。
大約一下幾種晶片：
系列FPGA架構如下：
Intel MAX 10 系列FPGA選型規則
Intel MAX 10 系列FPGA命名規則
Intel MAX V 系列CPLD
實現了低成本、低功耗和片上特性，MAX® V CPLD 是市場上最有價值的裝置。MAX® V 裝置採用獨特的非易失性架構，提供可靠的全新特性，總功耗比競品 CPLD 降低多達 50%。MAX® V 裝置非常適合許多細分市場中的通用及功耗和空間受限設計，包括固網、無線、工業、消費類、計算機和儲存，以及廣播和軍事等。MAX® V CPLD 被利用在廣泛的各種應用中，它們過去只能在上一代 ASIC、ASSP、FPGA 和分立邏輯器件中實現。
主要產片如下：
架構如下：
Intel MAX V 系列CPLD選型參考
Intel MAX V 系列CPLD命名規則
Intel Cyclone系列FPGA
這一些列戰略上應該對標的是Xilinx S系列。
這一系列FPGA應該是大家最熟知的，Altera在國內推廣的系列，很多大學的課程設計使用 的FPGA應該都是Altera Cyclone系列FPGA，而且很多人的啟蒙FPGA應該也是這一系列FPGA（很多開發板都是這一系列FPGA），資料就不用多說了。
這裡就簡單介紹一下Cyclone 10、Clcyone V 及ClCyone IV（簡單介紹）。
| FPGA | Cyclone® FPGA | Cyclone® II FPGA | Cyclone® III FPGA | Cyclone® IV FPGA | Cyclone® V FPGA | Cyclone® 10 FPGA |
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Intel Cyclone 10系列FPGA
Intel Cyclone 10基本被其他系列給湮滅掉了，和Xilinx S7系列一樣，只是“存在”，低端基本使用MAX 10系列了，高階也不會使用該系列。
主要分為一下兩個系列：
Intel Cyclone 10系列FPGA選型參考
Cyclone 10 GX
Cyclone 10 LP
Intel Cyclone 10系列FPGA命名規則
Cyclone 10 GX
Cyclone 10 LP
Intel Cyclone V系列FPGA
Cyclone® V FPGA 提供了行業最低的系統成本和功耗，以及全新的效能水平，使裝置產品家族成為突出您的大容量應用優勢的理想之選。相比前代產品，總體功耗降低了高達 40%，您還可以獲得高效的邏輯整合功能、整合收發器變體和 SoC FPGA 變體（包括基於 ARM* 的硬處理器系統 (HPS)）。
架構如下：
主要產品如下：
主要分為以下幾個系列：
Intel Cyclone V系列FPGA選型參考
Cyclone V E
Cyclone V GX
Cyclone V GT
Cyclone V SE
Cyclone V SX
Cyclone V ST
Intel Cyclone V系列FPGA命名規則
Cyclone V E
Cyclone V GX
Cyclone V GT
Cyclone V SE
Cyclone V SX
Cyclone V ST
Intel Cyclone IV系列FPGA
GX 和 E 裝置架構都有非常高效的互聯和低偏移時鐘網路，支援時鐘和資料訊號的邏輯結構之間互聯。
架構如下：
主要分為一下兩個系列：
Intel Cyclone IV系列FPGA選型參考
Cyclone IV E
Cyclone IV GX
Intel Cyclone IV系列FPGA命名規則
Cyclone IV E
Cyclone IV GX
Intel/Altera 系列FPGA簡介至此為止了，大部分現有的Intel的FPGA都有介紹，希望 對大家有幫助。
PS：最近翻閱Intel官網，發現瀏覽速度及中文支援似乎回到了N年前，比中間過渡期間好多了，或許”Intel“ YES！ 馬上又要來了。