ACKU060 System-on-Module (SoM)

High-performance embedded processing system based on AMD Kintex UltraScale™ FPGA

Product Description

The ACKU060 System-on-Module (SoM) combines a high-end AMD Kintex UltraScale™ series device with fast DDR4 SDRAM and dual parallel Quad-SPI Flash, forming a complete and powerful embedded processing system. This module is ideal for high-speed applications requiring numerous transceivers.

The ACKU040/ACKU060/ACKU095 FPGA System-on-Module family integrates AMD Xilinx Kintex UltraScale™ technology with high-speed memory to deliver robust processing capabilities for demanding embedded applications.

Applications

Data Center

• Network Acceleration
• Storage Acceleration

Industrial, Science, Medical

• Medical Imaging Backhaul
• Machine Vision

Wired Communications

• PON Access
• Optical Transport Network

Wireless Communications

• Radio
• Baseband

Key Features

• AMD/Xilinx Kintex Ultrascale FPGA
  • 20nm FPGA fabric
  • Up to 1.5M system logic units with Gen2 3D IC technology
  • 8.2 TeraMAC DSP compute performance
  • Enhanced system logic unit packaging reduces dynamic power consumption
• Pluggable module with 6× Panasonic board-to-board connectors
• 4 GByte (64-bit) DDR4 SDRAM
• 2 × 16 MB QSPI Flash
• PCIe® Gen3 ×8 interface
• High-speed gigabit transceivers
  • 20 × GTH, up to 16.3 Gbps each
• Extensive user I/Os
  • 359 FPGA IOs (104 HR IOs + 255 HP IOs)
  • Note: ACKU095 provides 52 HR IOs only
• Wide operating temperature range: -40°C to +85°C
• Single 12V power supply
• Compact dimensions: 80 × 60 mm form factor

Design & Development Information

To design a base board for this Kintex Ultrascale FPGA System-on-Module, the following components are required:

• AXK680337YG and AXK6A2337YG high-speed board-to-board connectors (80-pin and 120-pin)
• FAN8060 Heatsink Kit – an optimal low-profile cooling solution covering the entire module surface

For immediate development, the AXKU062 Kintex Ultrascale development board is available, which integrates this SoM for out-of-the-box prototyping.

AMD  Zynq  7000  SoC Core Board Selection Table
	核心板型号	AC7010C	AC7020C	AC7Z010	AC7Z020	AC7021B
器件	FPGA芯片	XC7Z010-1CLG4001	XC7Z020-2CLG4001	XC7Z010-1CLG400I	XC7Z020-2CLG4001	XC7Z020-2CLG4841
	工作温度	工业级，-40°C～85°C
	处理器核心	2核ARM Cortex-A9
处理系统(PS) 缓存，存储	处理器频率	667MHz	766MHz	667MHz	766MHz	766MHz
	外围设备	2×UART,2×CAN 20B,2×12C,2×SPI,4×32b GPIO,2×USB20(OTG),2×Trimode Gigabit			Ethernet,2×SD/SDIO
	PS DDR3	512MB	1GB	512MB	1GB	1GB
	PLDDR3	一	—	一	一	一
	QSPI Flash	32MB	32MB	32MB	32MB	32MB
	eMMCFlash	一	一	一	一	8GB
	7 Series PL Equivalent	Artix7	Artix7	Artix 7	Artix7	Artix 7
	System Logic Cells(K)	28	85	28	85	85
	Flip-Flops	35,200	106,400	35,200	106,400	106,400
可编程逻辑(PL)	Look-Up Tables	17,600	53,200	17,600	53,200	53,200
	Total Block RAM(Mb)	2.1	4.9	2.1	4.9	4.9
	DSP Slices	80	220	80	220	220
	PCI Express	一	一	一	一	一
收发器	GTP 6.25Gbps	一	一	一	一	一
	GTX10Gbps	一	一	一	一	一
I0资源	PS MIO	8	8	48	48	39
	PLHRI/O|HPI/O	94|0	94|0	96|0	120|0	198|0
兼容性	对应开发板(SOM+扩展板)      ■表示相同扩展板	一	一	AX7Z010B	AX7Z020B	AX7021B
	连接器	3×40pin(扩展口)	3×40pin(扩展口)	2×120pin	2×120pin	4×80pin
其他	电压(底板供电)	5V(USB供电)	5V(USB供电)	5V	5V	5V
	尺寸	76×64mm	76×64mm	42×35mm	42×35mm	60×60mm
	核心板型号	AC7015B	AC7Z035B	AC7Z045	AC7Z100C
器件	FPGA芯片	XC7Z015-2CLG4851	XC7Z035-2FFG676l	XC7Z045-2FFG900I	XC7Z100-2FFG9001
	工作温度
	处理器核心
处理系统(PS) 缓存，存储	处理器频率	766MHz	800MHz	800MHz	800MHz
	外围设备
	PS DDR3	1GB	1GB	1GB	1GB
	PLDDR3	一	1GB	1GB	1GB
	QSPI Flash	32MB	64MB	64MB	64MB
	eMMCFlash	8GB	8GB	8GB	8GB
	7 Series PL Equivalent	Artix7	Kintex7	Kintex 7	Kintex 7
	System Logic Cells(K)	74	275	350	444
	Flip-Flops	92,400	343,800	437,200	554,800
可编程逻辑(PL)	Look-Up Tables	46,200	171,900	218,600	277,400
	Total Block RAM(Mb)	3.3	17.6	19.2	26.5
	DSP Slices	160	900	900	2020
	PCI Express	PCle Gen 2x4	PCle Gen 2×8	PCle Gen 2×8	PCle Gen 2×8
收发器	GTP 6.25Gbps	4		一	一
	GTX10Gbps	一	8	16	16
I0资源	PS MIO	39	37	37	37
	PLHRI/O|HPI/O	148|0	96|48	140|48	140|48
兼容性	对应开发板(SOM+扩展板)      ■表示相同扩展板	AX7015B	AX7Z035B	AX7Z045	AX7Z100B
	连接器	4×80pin	4x120pin	4×120pin	4×120pin
其他	电压(底板供电)	5V	5V	5V	5V
	尺寸	60×60mm	80×60mm	80×60mm	80×60mm
AMD    Zynq    UltraScale+MPSoC Core Board Selection Table
	核心板型号	ACU2CG	ACU2CG-I	ACU3EG	ACU4EV	ACU5EV
器件	FPGA芯片	XCZU2CG -1SFVC784E	XCZU2CG -2SFVC7841	XCZU3EG -1SFVC7841	XCZU4EV -1SFVC7841	XCZU5EV -2SFVC7841
	工作温度	商业级，0°C～70°C	工业级，-40°C～85	°C  工业级，-40°C～85°	C
	应用处理单元APU	2核ARM Cortex-A5	3	4核ARM Cortex-A5
	实时处理单元RPU	2核ARM Cortex-R5	F	2核ARM Cortex-R5F
处理系统(PS) 缓存，存储 可编程逻辑(PL) 收发器	图形处理单元GPU	—		Mali-400 MP2
	高速连接	PCle Gen 2×4,2×USB3.0,Sata3.1,DisplayPort,4x Tri-mode Gigabit Ethernet
	普通连接	2xUSB 2.0,2xSD/SDIO,2×UART,2x CAN 2.0B,2x12C,2xSPI,4×32b GPIO
	PS DDR4	2GB	4GB	4GB	4GB	4GB
	PL DDR4	一	1GB	1GB	1GB	1GB
	QSPI Flash	32MB	32MB	32MB	32MB	32MB
	eMMC Flash	8GB	32GB	32GB	32GB	32GB
	System Logic Cells(K)	103	103	154	192	256
	Flip-Flops(K)	94	94	141	176	234
	Look-Up Tables(K)	47	47	71	88	117
	Max.Dist.RAM(Mb)	1.2	1.2	1.8	2.6	3.5
	Total Block RAM(Mb)	5.3	5.3	7.6	4.5	5.1
	UltraRAM(Mb)	0	0	0	13.5	18.0
	Clock Management Tiles(CMTs)	3	3	3	4	4
	DSP Slices	240	240	360	728	1248
	视频编解码器(VCU)	一	一		H.264/H.26	H.264/H.265
	PCI Express	一	一		PCle Gen 3×4	PCle Gen 3×4
	150G Interlaken	一	一	一	一	一
	100G以太网MAC/PCS	一	一	一	一	一
	GTH 12.5Gbps/16.3Gbps	一	一	一	4(125Gbps)	4(125Gbps)
	GTY 28.21Gbps	一	一	一	一	一
I0资源 兼容性	PS MIO	54	54	54	54	54
	PLHDI/O|PLHPI/O	84|96	84|96	84|96	84|96	84|96
	对应开发板(SOM+扩展板)	AXU2CGB-E	AXU2CGB-I	AXU3EGB 鲁	AXU4EVB-E	AXU5EVB-E
	表示相同扩展板	一	一		AXU4EVB-P	AXU5EVB-P
	连接器	4x 120pin	4x 120pin	4x 120pin	4x 120pin	4x120pin
其他	电压(底板供电)	12V	12V	12V	12V	12V
	尺寸	80×60 mm	80×60 mm	80×60 mm	80×60 mm	80×60 mm
	核心板型号	ACU7EVC	ACU9EG	ACU11EG	ACU15EG	ACU17EG	ACU19EG
器件	FPGA芯片	XCZU7EV -2FFVC11561	XCZU9EG -2FFVB11561	XCZU11EG -2FFVC17601	XCZU15EG -2FFVB11561	XCZU17EG -2FFVC17601	XCZU19EG -2FFVC17601
	工作温度
	应用处理单元APU
	实时处理单元RPU
处理系统(PS) 缓存，存储 可编程逻辑(PL) 收发器	图形处理单元GPU
	高速连接
	普通连接
	PS DDR4	4GB	4GB	4GB	4GB	5GB,72bit(ECC)	5GB,72bit(ECC)
	PL DDR4	4GB	2GB	4GB	2GB	4GB	4GB
	QSPI Flash	64MB	64MB	64MB	64MB	128MB	128MB
	eMMC Flash	32GB	32GB	32GB	32GB	32GB	32GB
	System Logic Cells(K)	504	600	653	747	926	1,143
	Flip-Flops(K)	461	548	597	682	847	1,045
	Look-Up Tables(K)	230	274	299	341	423	523
	Max.Dist.RAM(Mb)	6.2	8.8	9.1	11.3	8.0	9.8
	Total Block RAM(Mb)	11.0	32.1	21.1	26.2	28.0	34.6
	UltraRAM(Mb)	27.0	0	22.5	31.5	28.7	36.0
	Clock Management Tiles(CMTs)	8	4	8	4	11	11
	DSP Slices	1728	2520	2,928	3,528	1,590	1,968
	视频编解码器(VCU)	H.264/H.265	一	一	一	一	一
	PCI Express	PCle Gen 3×8	一	PCle Gen 3×16	一	PCle Gen 3×16	PCle Gen 3×16
	150G Interlaken	一	一	1	一	2	4
	100G以太网MAC/PCS	一	一	2	一	2	4
	GTH 12.5Gbps/16.3Gbps	16(16.3Gbps)	16(16.3Gbps)	16(16.3Gbps)	16(16.3Gbps)	32(16.3Gbps)	32(16.3Gbps)
	GTY 28.21Gbps	一	一	一	一	16	16
I0资源 兼容性	PS MIO	52	52	52	54	54	54
	PLHDI/O|PLHPI/O	46|134	66|96	46|134	66|96	96|240	96|240
	对应开发板(SOM+扩展板)	Z7-PV2.0	一	Z11-P	一	Z17-P	Z19-P
	表示相同扩展板	Z7-A	AXU9EGB	一	AXU15EGB ■	一	Z19-M
	连接器	4x120pin	4x 120pin	4x120pin	4x 120pin	8x120pin	8x120pin
其他	电压(底板供电)	12V	12V	12V	12V	12V	12V
	尺寸	80×60 mm	80×60 mm	80×60 mm	80×60 mm	80×80 mm	80×80 mm
AMD     UltraScale+,UltraScale,7 Series FPGA Core Board Selection Table
	核心板型号	AC7050B	AC7A035	AC7A200	AC7100B	AC7200
	FPGA系列	Spartan 7	Artix 7
器件 缓存，存储	FPGA芯片型号	XC7S50 -1FGGA484E	XC7A35T -2FGG4841	XC7A200T -2FBG4841	XC7A100T -2FGG4841	XC7A200T -2FBG4841
	工作温度	0°℃~70°C	工业级，-40°C	~85°℃
	内存	1GB DDR3	1GB DDR3	1GB DDR3	1GB DDR3	1GB DDR3
	QSPI Flash	16MB	16MB	16MB	16MB	16MB
	System Logic Cells	52,160	33,280	215,360	101,440	215,360
逻辑资源	Flip-Flops	65,200	41,600	269,200	126,800	269,200
	Slices(7 series)/ Look-Up    Tables	8,150	5,200	33,650	15,850	33,650
	Max.Dist.RAM	600	400	2,888	1,188	2,888
RAM资源	Total Block RAM	2,700Kb	1,800Kb	13,140Kb	4,860Kb	13,140Kb
	UltraRAM	一	一	一	一	一
时钟资源	Clock Mgmt Tiles(CMTs)	5	5	10	6	10
	DSP Slices	120	90	740	240	740
	Peak INT8 DSP(TOP/s)	一	一	一	一	一
集成IP资源	PCIExpress	一	PCle Gen 2	PCle Gen 2	PCle Gen 2	PCle Gen 2
	150G Interlaken	一	一	一	一	一
	100G以太网MAC/PCS	一	一	一	一	一
	GTP 6.6Gbps	一	4	4	4	4
收发器	GTX 12.5Gbps	一	一	一	一	一
	GTH 16.3Gbps	一	一	一	一	一
	GTY 28.21Gbps	一	一	一	一	一
I0资源	HRI/O|1.5VI/O	114|-	145|15	180|15	180|15	180|15
	HD I/O|HPI/O	—1—	—1—	—1—	—1—	—1—
		AX7050	AX7A035B	AX7A200B	AX7101	AX7201
兼容性	对应开发板 (SOM+扩展板) ——■	一	一	一	AX7102	AX7202
	表示相同扩展板	一	一	一	AX7103	AX7203
	连接器	2×80pin	4×80pin	4x80pin	4×80pin	4x80pin
其他	电压(底板供电)	5V	5V	5V	5V	5V
	尺寸	55×45 mm	60×60 mm	60×60 mm	55×45 mm	55×45 mm
	核心板型号	ACKU5	ACKU15	ACKU15-D	ACVU13	AC7K325B
	FPGA系列				Virtex UltraScale+	Kintex 7
器件 缓存，存储	FPGA芯片型号	XCKU5P -2FFVB676l	XCKU15P -2FFVE15171	XCKU15P -2FFVE15171	XCVU13P -2FHGB21041	XC7K325T -2FFG9001
	工作温度
	内存	2GB DDR4	5GB DDR4	10GB DDR4	20GB DDR4	2GB DDR3
	QSPI Flash	64MB	128MB	128MB	256MB	16MB
	System Logic Cells	475K	1,143K	1,143K	3,780K	326,080
逻辑资源	Flip-Flops	434K	1,045K	1,045K	3,456K	407,600
	Slices(7 series)/ Look-Up    Tables	217K	523K	523K	1,728K	50,950
	Max.Dist.RAM	6.1Mb	9.8Mb	9.8Mb	48.3Mb	16,020Kb
RAM资源	Total Block RAM	16.9Mb	34.6Mb	34.6Mb	94.5Mb	407,600Kb
	UltraRAM	18.0Mb	36.0Mb	36.0Mb	360.0Mb	一
时钟资源	Clock Mgmt Tiles(CMTs)	4	11	11	一	10
	DSP Slices	1,824	1,968	1,968	12,288	840
	Peak INT8 DSP(TOP/s)	一	一	一	38.3	一
集成IP资源	PCIExpress	PCle Gen 3×16	PCle Gen 3x16	PCle Gen 3×16	PCle Gen 3x16	PCle Gen 2
	150G Interlaken	一	4	4	8	一
	100G以太网MAC/PCS	1	4	4	12	一
	GTP 6.6Gbps	一	一	一	一	一
收发器	GTX 12.5Gbps	一	一	一	一	16
	GTH 16.3Gbps	一	32	32	一	一
	GTY 28.21Gbps	16	24	24	76	一
I0资源	HRI/O|1.5VI/O	一	一	一	一	92|-
	HD I/O|HPI/O	70|96	88|256	88|122	-|377	-|184
		AXKU5	AXKU15	AXKU15-D	AXVU13G	AV7K325
兼容性	对应开发板 (SOM+扩展板) ——■	一	一	一	一	AV7K300
	表示相同扩展板	一	一	一	一	一
	连接器	2×240pin	4×240pin	4×240pin	8×240pin	4×120pin
其他	电压(底板供电)	12V	12V	12V	12V	5V
	尺寸	80×60 mm	80×80 mm	80×80 mm	106×106mm	80×60 mm
	核心板型号	ACKU040	ACKU060	ACKU095	ACAU15	ACKU3
	FPGA系列	Kintex UltraScale			Artix UltraScale+	Kintex UltraScale+
器件 缓存，存储	FPGA芯片型号	XCKU040 -2FFVA11561	XCKU060 -2FFVA11561	XCKU095 -1FFVA11561	XCAU15P -2FFVB6761	XCKU3P -2FFVB676l
	工作温度	工业级，-40°C～8	5°℃		工业级，-40C～85°C
	内存	4GB DDR4	4GB DDR4	4GB DDR4	1GB DDR4	2GB DDR4
	QSPI Flash	32MB	32MB	64MB	32MB	64MB
	System Logic Cells	530K	726K	1,176k	170K	356K
逻辑资源	Flip-Flops	484,800	663,360	1,075,200	156K	325K
	Slices(7 series)/ Look-Up    Tables	242,400	331,680	537,600	78K	163K
	Max.Dist.RAM	7,050Kb	9,180Kb	4,800Kb	2.5Mb	4.7Mb
RAM资源	Total Block RAM	21.1Mb	38.0	59.1Mb	5.1Mb	12.7Mb
	UltraRAM	一	一	一	一	13.5Mb
时钟资源	Clock Mgmt Tiles(CMTs)	10	12	16	3	4
	DSP Slices	1,920	2,760	768	576	1,368
	Peak INT8 DSP(TOP/s)	一	一	一	一	一
集成IP资源	PCIExpress	PCle Gen 3×8	PCle Gen 3×8	PCle Gen 3×8	PCle Gen 4×4	PCle Gen 3×16
	150G Interlaken	一	一	一	一	一
	100G以太网MAC/PCS	一	一	一	一	一
	GTP 6.6Gbps	一	一	一	一	一
收发器	GTX 12.5Gbps	一	一	一	一	一
	GTH 16.3Gbps	20	20	20	12	一
	GTY 28.21Gbps	一	一	一	一	16
I0资源	HRI/O|1.5VI/O	104|-	104|-	52|-	一	一
	HD I/O|HPI/O	-1255	-|255	-|255	72|102	70|96
		AXKU042	AXKU062	AXKU095	AXAU15	AXKU3
兼容性	对应开发板 (SOM+扩展板) ——■	一	一	一	一	一
	表示相同扩展板	一	一	一	一	一
	连接器	4×120pin+2×80	pin		4×80pin	2×240pin
其他	电压(底板供电)	12V	12V	12V	12V	12V
	尺寸	80×60 mm	80×60 mm	80×60 mm	55×45 mm	80×60 mm