【阿东手把手教你学FPGA】XILINX ZYNQ 7000选型指南：7015/7020/7035/7100终极PK

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  ZYNQ 7000系列是业界首款可扩展处理平台，由Xilinx在2011正式宣布推出。ZYNQ 7000采用 28nm 工艺，将 ARM Cortex-A9 处理器与 FPGA 架构深度融合，兼具软件灵活性与硬件可编程性。其集成丰富资源，包括处理器内核、DSP 资源和 FPGA 逻辑单元，支持 USB 2.0、千兆以太网、SPI 等接口，高端型号还具有PCIe Gen2及高速收发器接口。

  ZYNQ 7000系列自推出以来，很受欢迎，广泛应用于工业控制、汽车电子、物联网网关等领域，能高效处理复杂软件任务与高速并行硬件工作，平衡性能与功耗，为各类场景提供强大支持。

  ZYNQ 7000系列中，7015、7020、7035 和 7100 是应用较为广泛的型号，它们在性能、资源规模和适用场景上存在显著差异。接下来我们从工艺制程、处理器架构、逻辑资源、信号处理能力、存储资源、高速接口以及成本功耗等方面进行对比分析。

  需要注意的是，不同速率等级的ZYNQ芯片，特性会有一些差异，此处我们均采用-2的速率等级进行对比分析。

工艺制程
  XILINX 7000系列都是用的28nm工艺，其中，ZYNQ 7015 和 7020 的可编程逻辑部分基于 Artix-7 FPGA 架构。ZYNQ 7035 和 7100 的可编程逻辑部分则基于 Kintex-7 FPGA 架构。其中，Artix 7针对低功耗应用进行了优化，实现了成本、性能和功耗的良好平衡，Kintex 7系列性能和功耗相对较高。
处理器架构
  XILINX 7000系列都是用的28nm工艺，其中，ZYNQ 7015 和 7020 的可编程逻辑部分基于 Artix-7 FPGA 架构。ZYNQ 7035 和 7100 的可编程逻辑部分则基于 Kintex-7 FPGA 架构。其中，Artix 7针对低功耗应用进行了优化，实现了成本、性能和功耗的良好平衡，Kintex 7系列性能和功耗相对较高。
处理器架构
  ZYNQ 7015、7020、7035、7100型号均采用双核ARM Cortex-A9 MPCore 处理器, 缓存配置都是一样的，但运行频率有所不同：
  7015：处理器频率为 766MHz，配备 32KB L1 指令缓存+32KB L1 数据缓存，512KB L2 缓存，256KB片上缓存。
  7020：处理器频率为 766MHz，配备 32KB L1 指令缓存+32KB L1 数据缓存，512KB L2 缓存，256KB片上缓存。
  7035：处理器频率为 800MHz，配备 32KB L1 指令缓存+32KB L1 数据缓存，512KB L2 缓存，256KB片上缓存。
  7100：处理器频率为 800MHz，配备 32KB L1 指令缓存+32KB L1 数据缓存，512KB L2 缓存，256KB片上缓存。
  另外，ZYNQ 7015、7020、7035、7100 PS外设都是一样的，有 2 个 UART、2 个 CAN2.0、2 个 I2C、2 个 SPI、4 个 32 位 GPIO，2 个 USB2.0 (OTG)、2 个千兆以太网、2 个 SD/SDIO，支持 DDR3、DDR3L、DDR2、LPDDR2 等外部存储器，还有 2 个Quad-SPI、NAND、NOR 等外部静态存储器接口。
逻辑资源对比
  FPGA的逻辑资源(Logic Cells)数量直接决定了可编程逻辑的处理能力。
  7015：包含74K逻辑单元。
  7020：逻辑单元增至85K。
  7035：逻辑单元大幅提升至275K。
  7100：逻辑资源最为丰富，包含444K 逻辑单元。
信号处理能力
  在信号处理领域，DSP的数量决定了信号处理能力的强弱。
  7015：包含160个DSP单元，DSP性能高达200 GMACs。
  7020：包含220个DSP单元，DSP性能高达276 GMACs。
  7035：包含900个DSP单元，DSP性能高达1334 GMACs。
  7100：包含2020个DSP单元，DSP性能高达2622 GMACs。
  可以看出，7100的DSP单元数量高达2020个，DSP性能高达2622 GMACs，适合应用在需要复杂信号处理的场景。
存储资源
  存储资源对于数据的缓存和处理起着关键作用。
  7015：包含95个36Kb大小的BlockRAM，合计3.3Mb RAM资源。
  7020：包含140个36Kb大小的BlockRAM，合计4.9Mb RAM资源。
  7035：包含500个36Kb大小的BlockRAM，合计17.6Mb RAM资源。
  7100：包含755个36Kb大小的BlockRAM，合计26.5Mb RAM资源。
高速接口能力
  高速收发器：
  7015：4个GTP高速收发器，速率高达6.25 Gbps，支持PCIE Gen2 x4。
  7020：无集成高速GT接口。
  7035：16个GTX高速收发器，速率高达12.5Gbps，支持PCIE Gen2 x8。
  7100：16个GTX高速收发器，速率高达12.5Gbps，支持PCIE Gen2 x8。
  7020没有高速收发器GT接口。7015高速收发器GT速率支持最高6.25Gbps，且PCIe只能支持PCIe Gen2 x4，更适合低速数据传输的应用场景。7035/7100高速收发器GT速率支持最高12.5Gbps，且PCIe能支持PCIe Gen2 x8，在数据传输速率和接口数量上都比较高，更适合在高速、大容量的数据传输场景。
  DDR3接口：
  ZYNQ 7015、7020、7035、7100的DDR3接口在PS和PL侧差异显著。PS侧为硬核控制器，PL侧为软核控制器。7015/7020 DDR3一般在PS侧，数据位宽为32位，数据速率最高为1066Mbps，带宽高达4.27GB/s;7035/7100 DDR3 PS侧和PL侧都有，一般PS侧和PL侧的DDR3都为32位，PS侧的数据速率最高为1066Mbps，带宽高达4.27GB/s，PL侧的数据速率最高为1600Mbps，带宽高达6.4GB/s。
成本
  受到市场供需的影响，ZYNQ 7015、7020、7035、7100的价格都不是固定的，正常情况下，7015的批量价格在150-200元之间，7020的批量价格在100-150元之间，7035的批量价格在600-700元之间，7100的批量价格在900-1000元之间，价格上7015和7020有较大优势。
功耗
  成本和功耗是产品设计中不可忽视的因素，在PS+PL满载情况下，7015的功耗在2-3W左右， 7020的功耗在3-4W左右，7035的功耗在6-8W左右，7100的功耗在8-10W左右。
综合对比表格
  为了更直观地对比ZYNQ 7015、7020、7035、7100的各项特性，我们使用表格形式呈现：

  综上所述，ZYNQ 7015/7020 凭借其低成本、低功耗以及在中低端逻辑和信号处理方面的能力，适用于对成本敏感、性能要求相对不高的小型系统。ZYNQ 7035/7100以其强大的逻辑资源、信号处理能力、丰富的存储资源和高速接口，适用于医疗设备、高端工业控制、边缘 AI 加速等中高端场景。
  在实际选型过程中，大家需要综合考虑项目的性能要求、功耗限制、成本预算等因素，权衡利弊，做出最适合项目需求的决策。
  正点原子在ZYNQ 7015、7020、7035、7100都有开发对应的FPGA开发板，欢迎大家选购。

ZYNQ 7015：
https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=14&id=926675204108


ZYNQ 7020：
https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=2&id=609032204975


ZYNQ 7035/7100：
https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=16&id=829965740018


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