M2GL050 Datasheet PDF - Microsemi

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M2GL050
Microsemi

Part Number M2GL050
Description IGLOO2 FPGAs
Page 30 Pages


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IGLOO2 FPGAs
Revision 0
Introduction
Microsemi’s IGLOO®2 FPGAs integrate fourth generation flash-based FPGA fabric and high
performance communications interfaces on a single chip. The IGLOO2 family is the industry’s lowest
power, most reliable, and the most secure programmable logic solution. This next generation IGLOO2
architecture offers up to 3.6X gate count implemented with 4-input look-up table (LUT) fabric with carry
chains, giving 2X performance, and includes multiple embedded memory options and math blocks for
digital signal processing (DSP).
High speed serial interfaces include PCI EXPRESS® (PCIe®), 10 Gbps attachment unit interface
(XAUI)/XGMII extended sublayer (XGXS) plus native serialization/deserialization (SERDES)
communication, while double data rate 2 (DDR2)/DDR3 memory controllers provide high speed memory
interfaces.
IGLOO2 Device Status
Family Devices
M2GL005
M2GL010T/M2GL010
M2GL025T/M2GL025
M2GL050T
M2GL050
M2GL090T/M2GL090
M2GL100T/M2GL100
M2GL150T/M2GL150
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Status
Advance
Advance
Advance
Advance
Advance
Advance
Advance
IGLOO2 Product Brief and Pin Descriptions
The product brief and pin descriptions are published separately:
IGLOO2 Product Brief
IGLOO2 Pin Descriptions
June 2013
© 2013 Microsemi Corporation
1
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IGLOO2 FPGAs Datasheet
Table of Contents
Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
IGLOO2 Device Status . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
IGLOO2 Product Brief and Pin Descriptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
General Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Thermal Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Calculating Power Dissipation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Quiescent Supply Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Average Fabric Temperature and Voltage Derating Factors . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Timing Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
User I/O Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Input Buffer and AC Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Output Buffer and AC Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Tristate Buffer and AC Loading . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Detailed I/O Characteristics
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Single-Ended I/O Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Memory Interface and Voltage Referenced I/O Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Differential I/O Standards . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
I/O Register Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
DDR Module Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .http://www.DataSheet4U.net/ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Logic Element Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4-input LUT (LUT-4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Sequential Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Global Resource Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
FPGA Fabric SRAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
FPGA Fabric Large SRAM (LSRAM)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
FPGA Fabric Micro SRAM (uSRAM)
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
On-Chip Oscillators . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102
Clock Conditioning Circuits (CCC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
JTAG . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
Serial Peripheral Interface (SPI) Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106
Mathblock Timing Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108
PCIe Electrical and Timing AC and DC Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110
2 Revision 0
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IGLOO2 FPGAs Datasheet
List of Figures
Timing Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Tristate Buffer for Enable Path Test Point . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Timing Model for Input Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
I/O Register Input Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Timing Model for Output/Enable Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
I/O Register Output Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Input DDR Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Input DDR Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Output DDR Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Output DDR Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
LUT-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
Sequential Module . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Timing Diagram . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
SPI Timing for a Single Frame Transfer in Motorola Mode (SPH = 1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
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Revision 0
3
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List of Tables
General Specifications
Absolute Maximum Ratings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Recommended Operating Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
FPGA and Embedded Flash Programming, Storage, and Operating Limits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Package Thermal Resistance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Calculating Power Dissipation
Quiescent Supply Current Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Quiescent Supply Current . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Average Fabric Temperature and Voltage Derating Factors
Average Temperature and Voltage Derating Factors for Fabric Timing Delays . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Timing Model
Timing Model Parameters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
User I/O Characteristics
Input Capacitance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
I/O Weak Pull-Up/Pull-Down Resistances for DDRIO I/O Bank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
I/O Weak Pull-Up/Pull-Down Resistances for MSIO I/O Bank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
I/O Weak Pull-Up/Pull-Down Resistances for MSIOD I/O Bank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Schmitt Trigger Input Hysteresis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
LVTTL/LVCMOS 3.3 V DC Voltage Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
LVTTL/LVCMOS 3.3 V Minimum and Maximum AC Input andhttp://www.DataSheet4U.net/ Output Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
LVTTL/LVCMOS 3.3 V Transmitter Drive Strength Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
LVTTL/LVCMOS 3.3 V Receiver Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
LVTTL/LVCMOS 3.3 V Transmitter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
LVCMOS 2.5 V DC Voltage Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
LVCMOS 2.5 V Minimum and Maximum AC Input and Output Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
LVCMOS 2.5 V Transmitter Drive Strength Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
LVCMOS 2.5 V Receiver Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
LVCMOS 2.5 V Transmitter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
LVCMOS 1.8 V DC Voltage Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
LVCMOS 1.8 V Minimum and Maximum AC Input and Output Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
LVCMOS 1.8 V Transmitter Drive Strength Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
LVCMOS 1.8 V Receiver Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
LVCMOS 1.8 V Transmitter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
LVCMOS 1.5 V DC Voltage Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
LVCMOS 1.5 V Minimum and Maximum AC Input and Output Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
LVCMOS 1.5 V Transmitter Drive Strength Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
LVCMOS 1.5 V Receiver Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
LVCMOS 1.5 V Transmitter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
LVCMOS 1.2 V DC Voltage Specification . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
LVCMOS 1.2 V Minimum and Maximum AC Input and Output Levels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
LVCMOS 1.2 V Transmitter Drive Strength Specifications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
LVCMOS 1.2 V Receiver Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
LVCMOS 1.2 V Transmitter Characteristics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
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