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Visitor lfphyy
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XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

咨询XC7A200T-2在100度环境温度下,其VCCINT/VCCBRAM/MGTAVCC的漏电流相比较于常温如何变化?如果温度再提高,这些引脚对应的内部电路有何变化?请问此芯片随温度的动态功耗有没有这方面的测试说明以及关于此芯片在极限温度下的测试说明?谢谢各位亲爱的工程师。

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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

Hi @lfphyy

 

你好,在温度变高的同时, 漏电流会增加。不过引脚对于内部的电路应该是没有变化的。

您有使用过XPE (xilinx power estimator)表格吗?

在这个表格中有一个graphic的tab,基本上能够看到静态功耗和动态功耗随着结温升高的一个变化。请看下图。

XPE表格可从这个链接下载。https://www.xilinx.com/products/technology/power/xpe.html

 

Capture.JPG

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Visitor lfphyy
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

你好,首先非常感谢你的耐心解答,非常感谢!

现在是这么一种情况:在100摄氏度的时候电流不正常,最高电流达到了7A,加载程序和不加载程序都是这么高的电流。这种情况有点疑惑,还得麻烦一下工程师看下这种情况有什么原因导致呢?另外还得麻烦工程师提供一份该系列FPGA Lot Number的详细编码规则,非常感谢你!麻烦啦。

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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

@lfphyy

 

1. 是工业级的芯片吗?

2. 100度的时候FPGA工作是否正常?

3. 功耗是到100突然升高的么?

4. 7A电流有供给其他板上器件么?

5. 如果不用板上电源,用外置电源发生器提供电源的话,情况也是一样吗?

 

另外回答您关于lot number的问题。一般我们会有一个7位的数字,在外壳上,部分芯片应该还有二维码,可以通过xilinx go软件扫描获取lot 信息。

您可以参考UG112,然后下图有详细说明

Capture.JPG

 

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Visitor paulxu
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

1:是工业级芯片,XC7A200T-2FBG676I。

2:在外部环境温度接近100度的情况下,在电流增加过程中,FPGA工作是正常的,但因为1V电流最大能够到7A左右,此时1V会跌落下来,然后经过500ms左右,1V再次恢复,过一段时间1V再次跌落,然后反复这样。因为1V供电的DCDC电路设计指标最大到6A,初步认为应该是DCDC电路保护了,所以切断输出。

3:有此问题的板卡其1V的工作电流在常温下为1.2-1.5A左右,没有问题的板卡在常温下其工作电流为0.7A左右。有问题的板卡在常温下其工作电流长时间基本不变,在高温箱加温到100度的过程中,有问题的板卡其工作电流也会逐步加大,加温到100度,保温过程中,其电流加大的更快,十分钟左右会逐渐达到7A左右,出现如上2中的现象。

4:DCDC电路,只提供1V供电,此1V只连接了VCCINT/MGTAVCC/VCCBRAM这三类引脚。

5:外置1V供电电路不易搭建。室温下风枪只加热FPGA,现象如上2中一样。

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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

@paulxu

 

谢谢提供的信息。

 

有看似正常的芯片作为对比,是一个很重要的信息。

 

貌似在常温状态,疑似有问题的芯片的功耗就比较大。但还是能够正常工作的。

有用xpe表格估计一下大约的功耗么。你可以在vivado中,打开implemented design,然后tools -> report -> power

然后可以导出一个xpe文件。

方便的话,能否把这个xpe文件添附给我看看。我看下工具预估的功耗。

 

另外我想问下

1. 这个芯片上有装散热片么

2. 一共做了几块板子,有几块有这样的问题。

 

谢谢

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Visitor paulxu
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

@zhendon

 

感谢您的回复。

 

在不加载程序的情况下(外部SPI FLASH的CS禁能),此现象一致。

 

在高温下出现1V非常大的电流以后,恢复常温后,此芯片仍然工作正常。

 

XPE文件稍后附上。

 

1:准确来说的话,此芯片在环境温度95度就出现了,只不过要较长时间才会出现。为了缩短试验时间,将温度加到100进行了试验以便于问题查找。已经加装了散热片。

2:30块,6块有这样的问题。批次为1709

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Visitor paulxu
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

@zhendon

 

使用XPE表格估计的功耗:

A7power.jpg

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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

@paulxu

 

我有留意到您所说的都是环境温度。所以结温应该在您说的95度左右的时候可能已经超过100度了。

是否有读取过内部结温。这个可以通过jtag接口来实时监控。

当温度达到95读的时候,然后可以检测到芯片内部的结温是多少度。

工档的芯片,结温要控制在100度以下。

 

不过您遇到的问题也比较奇怪,从xpe的结果来看,即使结温到了110度,1V的power rails的总消耗电流也不会超过2A。

那些正常电流的板卡,在100度的时候消耗电流是多少有测试数据嘛?

 

谢谢。

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Xilinx Employee
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

Hi @paulxu,

 

这里100C是环境温度吗?有没有测一下这个时候结温Tj是多少呢?对于I档器件来说推荐的工作结温应该是低于100C。

 

 

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Visitor paulxu
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@zhendon

 

在环境温度25度左右,JTAG的监视的die temperature为64度左右。这是否正常?

在环境温度25度左右1V电流为0.7A左右的板卡,在环境温度100度时,其1V电流为1.9A左右。

 

在95度/100度环境温度下,其die temperature正在做实验测试,是否方便留个mail?

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Visitor paulxu
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@simon

 

是的,100C是环境温度。从文档的recommanded operating conditions中有说明其 junction temperatue operating range最高为100℃。但之前的批次在环境95℃下都没有任何问题,所以目前在寻找是否有一些确定性的因素影响其在95℃-100℃下的表现,又或者批次之间的差异就可能导致高温下的如此不同的表现?

 

在95度/100度环境温度下,其die temperature正在做实验测试,是否方便留个mail?

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Xilinx Employee
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其实担心在环境温度100C的时候,这个时候结温超过了125C,这样会可能损坏器件,所以尽快避免这种情况。

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@simon

 

谢谢您的提醒。正常运行情况下,板卡的环境温度不会这么高,结温不超过100度。

 

官方是否有关于Artix在结温超过100度或者125度以后的一些试验报告或者试验数据?比如其VCCINT的功耗情况?

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Xilinx Employee
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

Hi @paulxu

 

如果XPE的process设置为max,在125C以下是可以评估的,实测静态功耗是不会超过这个值的,动态功耗不会随温度上升而改变。另外从现象看来,是不是这个异常的板子本身的热设计比其他正常的板子要差呢?

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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。


@paulxu  已写:

@zhendon

 

在环境温度25度左右,JTAG的监视的die temperature为64度左右。这是否正常?

在环境温度25度左右1V电流为0.7A左右的板卡,在环境温度100度时,其1V电流为1.9A左右。

 

在95度/100度环境温度下,其die temperature正在做实验测试,是否方便留个mail?


@paulxu

也不能说不正常。你有其他芯片作为对比么?如果有对比的话,会更能说明问题。

另外,在环温25的情况下,die temperature 已经到了64度,那么在环温95度的时候,结温肯定超100。这个时候建议不要纠结为什么有的芯片会电流比较大。因为已经超过了产品的规格。

 

 

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Visitor paulxu
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@zhendon

 

环境25的情况下,die temperature的温度1709批次的板子都是64度左右,也就差个2-3度。

 

目前的测试情况来看,1709批次中没有问题(100度环境下1V电流不超过2A)的板卡,环境温度在75的时候,其芯片结温在100度左右。

 

还有,目前纠结的不是芯片在超出其芯片规格的情况下的表现。而是,根据目前的实验来看,各批次芯片间在环温大于75的时候,多次高温冲击下的表现差异明显不一致,所以希望能准确理解其高温特性,进而提高我们产品在极限工作温度下的可靠性。

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Visitor paulxu
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回复: XC7A200T-2这个系列型号中的温度与功耗问题。。。。。

@simon

 

我们也比较了同系列不同批次以及同批次不同系列的PCB的热设计相关部分,目前可以排除这个因素。

 

 

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