GW1N 系列 FPGA 产品
数据手册
DS100-2.9, 2022-09-29
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版本信息
日期
版本
说明
2016/03/31
1.05
初始版本。
2017/01/19
1.10
更新电气特性相关参数。
2017/03/24
1.11
2017/04/25
1.12
2017/10/11
1.13
2017/12/08
1.14
2018/01/05
1.15
2018/03/13
1.16
2018/04/04
1.17
2018/05/02
1.18
2018/06/08
1.19
1.2
2018/09/08
1.3
1.4
增加 GW1N-9 LQ100 封装、QN88 封装和 QN48 封装的信
息，删除 MG160 封装；
更新 GW1N-6/9 新特性：支持 MIPI、IDES/OSER16 以及
MSPI 和 Dual Boot 下载；
更新 LQ 封装的尺寸大小，增加 LQ176 封装；
更新 DSP 模块的描述；
更新表 4-16 OSC 输出频率；
增加对最多用户 I/O 数量的说明；
删除 IDDR/ODDR 的 RESET 信号。
增加最大用户 I/O 备注信息；
更新 I/O 逻辑的 DDR 输入/输出示意图。
更新 UV 版本供电电压；
更新 I/O 电平标准描述；
更新 GW1N-2/4/6/9 用户闪存参数表。
增加 GW1N-9 CM64 封装；
增加 GW1N-4 PG256M 封装；
更新 MIPI 和 I3C 的描述；
GW1N-6/9 器件管脚都支持 I/O LOGIC；
静态电流参数对应的器件由 UV 改为 LV。
修改 DCS 上升沿和下降沿时序图；
使用 BANK2 的 MIPI 输出时，VCCO2 需提供 1.2V 电压。
MODE 管脚不再作为专用管脚，可以复用为 GPIO；
更新高速时钟信号示意图。
更新 PLL 结构框图，输入时钟为 CLKIN；
增加 User Flash 时序参数；
增加空白芯片可编程通用管脚（GPIO）默认状态描述。
增加 UG256 封装信息。
2018/11/27
更新 MCLK 默认频率；
增加 QN48 封装信息。
修改最大用户 I/O 信息。
2018/07/31
更新 GW1N-1 器件相关描述；
更新器件命名及封装标识信息。
添加 B 版本器件；
GW1N-6 和 GW1N-9 器件 BANK0 和 BANK2 支持 I3C
OpenDrain/PushPull 转换；
IODELAY 每步延迟由 25ps 更新为 30ps。
2019/01/09
1.5
更新片内晶振频率。
2019/02/14
1.6
更新 UV 版本供电电压；
日期
版本
说明
2019/06/04
1.7
2019/07/02
1.8
2019/10/10
1.9
2.0
电气特性中的环境温度更新为结温；
增加 GW1N-1S 器件信息；
增加 GW1N-6/9 的 BANK0/1/3 的供电限制；
增加 GW1N-2/2B/4/4B/6/9 用户闪存的描述。
增加 GW1N-6/9 MG196, UG169 及 EQ144 的封装信息；
增加 GW1N-1S CS30 的封装信息。
增加 GW1N-1 LQ100X-LV/LQ100X-UV 信息；
GW1N-1S 器件的 BSRAM 不支持 Dual port 模式；
修正 LQ100/LQ144/EQ144/LQ176/EQ176 封装尺寸；
增加车规级结温范围；
更新各器件电源上升斜率。
修正最大 I/O 数；
在 5.1 器件命名中增加车规级说明；
更新延迟模块描述。
2019/11/15
电气特性 LV 版本参数适用于 UV 版本器件；
更新器件命名图示。
2020/01/15
2.1
修正 LQ100X-LV 及 LQ100X-UV 封装名称；
增加 GW1N-4 MG132X 封装信息。
2020/03/16
2.2
新增 GW1N-9 CS81M 封装信息；
更新锁相环 CLKIN 频率描述。
2.3
删除 GW1N-2/GW1N-2B/GW1N-6 器件信息；
修改 CFU 结构示意图;
新增 GW1N-9C 器件。
2020/09/30
2.4
新增 GW1N-2 器件信息；
新增 GW1N-9 MG100 封装；
新增 GW1N-9 QN48F 封装。
2021/01/13
2.4.1
更新 I/O 电平标准。
2021/01/22
2.4.2
新增 GW1N-2 器件 QN48 和 QN48M 封装。
2021/02/05
2.4.3
完善电气特性参数。
2021/03/02
2.4.4
新增 GW1N-2 MG132 封装。
2021/04/06
2.5
新增 GW1N-1P5 器件。
2020/04/16
新增 GW1N-1P5 LQ100 封装；
新增 GW1N-2 MG132,LQ100,LQ144 封装；MG132 封装改名
为 MG132H，QN48M 封装改名为 QN48H；
新增 GW1N-9 MG100T 封装；
删除 GW1N-1 LQ100X 封装；
新增“表 2-3 不同封装支持的配置模式列表”。
2.6.1
补充“RECONFIG_N”管脚说明信息；
更新器件命名图示。
2.6.2
新增 GW1N-2 MG121、MG121X 封装；
更新 User Flash 描述。
2021/05/27
2.6
2021/06/25
2021/07/16
日期
2021/10/28
版本
说明
2.6.3
新增 GW1N-2 MG49 及 GW1N-1P5 FN48X 封装；
删除 GWN1-1 QN32、QN48、LQ100 及 LQ144 封装。
修改“推荐工作范围”。
GW1N-2/GW1N-1P5 器件新增 C5/I4 速率器件；
完善静态电流及编程下载电流等参数；
完善 I/O 逻辑输入输出示意图及相关描述；
新增 GW1N-2 QN32X、QN88 及 CS42H 封装；
删除 GW1N-1P5 FN48X 封装，新增 GW1N-1P5 QN48X 封
装。
2022/01/20
2.6.4
2022/03/11
2.6.5
更新 GW1N-1P5 以及 GW1N-2 器件的静态电流。
2022/05/20
2.7
2022/06/02
2.7.1
新增 GW1N-1 QN32、QN48、LQ100 及 LQ144 封装。
2.8
新增 GW1N-2 QN32 封装；
新增 GW1N-2 CS100H 封装；
新增 GW1N-2 LQ144F 封装；
更新差分输入门限 VTHD 的最大值；
新增 GW1N-2 器件的加载频率的说明；
新增 GW1N-1 CS30 所支持的配置模式的说明。
2.9
增加关于 DC 电流限制的注释。
更新表 4-2 推荐工作范围。
增加关于 GW1N-4/GW1N-9 UV 版本器件 Vcc 电压的注释。
更新器件结构示意图。
更新表 4-5 POR 电压参数。
更新表 4-9 静态电流。
更新 4.4 AC 开关特性。
2022/07/21
2022/09/29
新增 GW1N-4 UG169 封装；
更新 GW1N-2 CS42H 封装；
更新 MIPI IO 的输出驱动能力；
更新 I/O 推荐工作条件；
更新片内晶振特性参数；
更新 Gearbox 时序参数。
目录
目录
目录 ....................................................................................................................... i
图目录 .................................................................................................................. iv
表目录 .................................................................................................................. vi
1 关于本手册 ........................................................................................................ 1
1.1 手册内容............................................................................................................................. 1
1.2 相关文档............................................................................................................................. 1
1.3 术语、缩略语 ..................................................................................................................... 2
1.4 技术支持与反馈 .................................................................................................................. 3
2 产品概述 ........................................................................................................... 4
2.1 特性概述............................................................................................................................. 4
2.2 产品信息列表 ..................................................................................................................... 7
2.3 封装信息列表 ..................................................................................................................... 8
3 结构介绍 ......................................................................................................... 11
3.1 结构框图............................................................................................................................11
3.2 可配置功能单元 ................................................................................................................ 14
3.3 输入输出模块 ................................................................................................................... 16
3.3.1 I/O 电平标准 ................................................................................................................... 17
3.3.2 真 LVDS 设计 ................................................................................................................ 23
3.3.3 I/O 逻辑 .......................................................................................................................... 24
3.3.4 I/O 逻辑工作模式 ........................................................................................................... 27
3.4 块状静态随机存储器模块 ................................................................................................. 27
3.4.1 简介 ............................................................................................................................... 27
3.4.2 存储器配置模式 ............................................................................................................. 28
3.4.3 存储器混合数据宽度配置 .............................................................................................. 29
3.4.4 字节使能功能配置 ......................................................................................................... 30
3.4.5 校验位功能配置 ............................................................................................................. 30
3.4.6 同步操作........................................................................................................................ 30
3.4.7 上电情况........................................................................................................................ 30
DS100-2.9
i
目录
3.4.8 BSRAM 操作模式........................................................................................................... 30
3.4.9 时钟模式........................................................................................................................ 32
3.5 用户闪存资源(GW1N-1 和 GW1N-1S) ............................................................................. 33
3.6 用户闪存资源(GW1N-1P5/2/4/9) ..................................................................................... 34
3.7 数字信号处理模块 ............................................................................................................ 34
3.7.1 宏单元 ........................................................................................................................... 35
3.7.2 DSP 操作模式配置 ......................................................................................................... 35
3.8 MIPI D-PHY(GW1N-2) ...................................................................................................... 36
3.8.1 硬核 MIPI D-PHY RX .................................................................................................... 36
3.8.2 多功能高速 FPGA IO 支持 MIPI D-PHY RX/TX ............................................................ 36
3.9 时钟 .................................................................................................................................. 37
3.9.1 全局时钟........................................................................................................................ 37
3.9.2 锁相环 ........................................................................................................................... 37
3.9.3 高速时钟........................................................................................................................ 37
3.10 长线 ................................................................................................................................ 40
3.11 全局复置位 ..................................................................................................................... 40
3.12 编程配置......................................................................................................................... 40
3.13 片内晶振......................................................................................................................... 41
4 电气特性 ......................................................................................................... 43
4.1 工作条件........................................................................................................................... 43
4.1.1 绝对最大范围 ................................................................................................................ 43
4.1.2 推荐工作范围 ................................................................................................................ 43
4.1.3 电源上升斜率 ................................................................................................................ 44
4.1.4 热插拔特性 .................................................................................................................... 44
4.1.5 POR 特性 ....................................................................................................................... 44
4.2 ESD 性能 .......................................................................................................................... 45
4.3 DC 电气特性 ..................................................................................................................... 48
4.3.1 推荐工作范围 DC 电气特性 ........................................................................................... 48
4.3.2 静态电流........................................................................................................................ 49
4.3.3 编程下载电流 ................................................................................................................ 49
4.3.4 I/O 推荐工作条件 ........................................................................................................... 50
4.3.5 单端 I/O DC 电气特性 ................................................................................................... 51
4.3.6 差分 I/O DC 电气特性 ................................................................................................... 52
4.4 AC 开关特性 ...................................................................................................................... 54
4.4.1 CFU 开关特性 ................................................................................................................ 54
4.4.2 BSRAM 开关特性........................................................................................................... 55
4.4.3 DSP 开关特性 ................................................................................................................ 56
DS100-2.9
ii
目录
4.4.4 Gearbox 开关特性.......................................................................................................... 57
4.4.5 时钟和 I/O 开关特性 ...................................................................................................... 59
4.4.6 片内晶振开关特性 ......................................................................................................... 60
4.4.7 锁相环开关特性 ............................................................................................................. 60
4.5 用户闪存电气特性 ............................................................................................................ 63
4.5.1 DC 电气特性 1 ................................................................................................................ 63
4.5.2 时序参数[1],[5],[6] .............................................................................................................. 65
4.5.3 操作时序图（GW1N-1/ GW1N-1S） ............................................................................ 67
4.5.4 操作时序图（GW1N-1P5/2/4/9） ................................................................................. 68
4.6 编程接口时序标准 ............................................................................................................ 69
5 器件订货信息 .................................................................................................. 70
5.1 器件命名........................................................................................................................... 70
5.2 器件封装标识 ................................................................................................................... 72
DS100-2.9
iii
图目录
图目录
图 3-1 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-9) ....................................................................... 11
图 3-2 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-4) ....................................................................... 12
图 3-3 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-1) ....................................................................... 12
图 3-4 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-2) ....................................................................... 13
图 3-5 CFU 结构示意图 ...................................................................................................................... 15
图 3-6 IOB 结构示意图 ....................................................................................................................... 16
图 3-7 GW1N-1/4 I/O Bank 分布示意图 ............................................................................................. 17
图 3-8 GW1N-1S I/O Bank 分布示意图 .............................................................................................. 17
图 3-9 GW1N-1P5 I/O Bank 分布示意图 ............................................................................................ 18
图 3-10 GW1N-2 I/O Bank 分布示意图 .............................................................................................. 18
图 3-11 GW1N-9 I/O Bank 分布示意图............................................................................................... 18
图 3-12 真 LVDS 设计参考框图 .......................................................................................................... 24
图 3-13 I/O 逻辑输出示意图 ............................................................................................................... 24
图 3-14 I/O 逻辑输入示意图 ............................................................................................................... 25
图 3-15 IODELAY 示意图 ................................................................................................................... 26
图 3-16 GW1N 的 I/O 寄存器示意图 ................................................................................................... 26
图 3-17 GW1N 的 IEM 示意图 ............................................................................................................ 26
图 3-18 单端口、伪双端口及双端口模式下的流水线模式 .................................................................. 31
图 3-19 独立时钟模式 ......................................................................................................................... 32
图 3-20 读写时钟模式 ......................................................................................................................... 33
图 3-21 单端口时钟模式 ..................................................................................................................... 33
图 3-22 GW1N-1 HCLK 示意图 .......................................................................................................... 38
图 3-23 GW1N-1P5/GW1N-2 HCLK 示意图 ...................................................................................... 38
图 3-24 GW1N-4 HCLK 示意图 .......................................................................................................... 39
图 3-25 GW1N-9 HCLK 示意图 .......................................................................................................... 39
图 3-26 GW1N-1S HCLK 示意图........................................................................................................ 40
图 4-1 读操作模式 .............................................................................................................................. 67
图 4-2 写入页锁存模式 ....................................................................................................................... 67
图 4-3 清除页锁存模式 ....................................................................................................................... 67
DS100-2.9
iv
图目录
图 4-4 高电平周期 .............................................................................................................................. 68
图 4-5 用户闪存读操作时序 ................................................................................................................ 68
图 4-6 用户闪存编程操作时序 ............................................................................................................ 68
图 4-7 用户闪存擦除操作时序 ............................................................................................................ 69
图 5-1 器件命名方法–ES .................................................................................................................... 70
图 5-2 器件命名方法–Production ........................................................................................................ 71
图 5-3 器件封装标识示例.................................................................................................................... 72
DS100-2.9
v
表目录
表目录
表 1-1 术语、缩略语 ........................................................................................................................... 2
表 2-1 产品信息列表 ........................................................................................................................... 7
表 2-2 产品封装和最大用户 I/O 信息、True LVDS 对数 ..................................................................... 8
表 2-3 不同封装支持的配置模式列表................................................................................................. 9
表 3-1 GW1N 系列 FPGA 产品支持的输出 I/O 类型及部分可选配置 ................................................. 20
表 3-2 GW1N 系列支持的输入 I/O 类型及部分可选配置 .................................................................... 21
表 3-3 端口介绍 .................................................................................................................................. 25
表 3-4 存储器配置列表 ....................................................................................................................... 28
表 3-5 双端口混合读写数据宽度配置列表[1],[2] .................................................................................... 29
表 3-6 伪双端口混合读写数据宽度配置列表 ....................................................................................... 29
表 3-7 时钟模式配置列表.................................................................................................................... 32
表 3-8 GW1N-4 片内晶振的部分输出频率选项 .................................................................................. 41
表 3-9 GW1N-1P5/2/9 片内晶振的部分输出频率选项 ........................................................................ 42
表 3-10 GW1N-1/1S 片内晶振的部分输出频率选项 ........................................................................... 42
表 4-1 绝对最大范围 ........................................................................................................................... 43
表 4-2 推荐工作范围 ........................................................................................................................... 43
表 4-3 电源上升斜率 ........................................................................................................................... 44
表 4-4 热插拔特性 .............................................................................................................................. 44
表 4-5 POR 电压参数 ......................................................................................................................... 44
表 4-6 GW1N ESD - HBM .................................................................................................................. 45
表 4-7 GW1N ESD – CDM ................................................................................................................. 46
表 4-8 推荐工作范围条件下 DC 电气特性 .......................................................................................... 48
表 4-9 静态电流 .................................................................................................................................. 49
表 4-10 编程下载电流 ......................................................................................................................... 49
表 4-11 I/O 推荐工作条件 ................................................................................................................... 50
表 4-12 单端 I/O DC 电气特性 ............................................................................................................ 51
表 4-13 差分 I/O DC 电气特性 ............................................................................................................ 52
表 4-14 CFU 内部时序参数 ............................................................................................................... 54
表 4-15 BSRAM 时序参数 .................................................................................................................. 55
DS100-2.9
vi
表目录
表 4-16 DSP 时序参数........................................................................................................................ 56
表 4-17 Gearbox 时序参数 ................................................................................................................. 57
表 4-18 单端 IO Fmax......................................................................................................................... 58
表 4-19 外部开关特性 ......................................................................................................................... 59
表 4-20 片内晶振特性参数.................................................................................................................. 60
表 4-21 锁相环特性参数 ..................................................................................................................... 60
表 4-22 GW1N-1/ GW1N-1S 器件用户闪存 DC 电气特性 .................................................................. 63
表 4-23 GW1N-2/4/9 器件用户闪存 DC 电气特性 .............................................................................. 64
表 4-24 GW1N-1/ GW1N-1S 器件用户闪存时序参数 ......................................................................... 65
表 4-25 GW1N-1P5/2/4/9 器件用户闪存时序参数 .............................................................................. 65
DS100-2.9
vii
1 关于本手册
1.1 手册内容
1
关于本手册
1.1 手册内容
GW1N 系列 FPGA 产品数据手册主要包括高云半导体 GW1N 系列
FPGA 产品特性概述、产品资源信息、内部结构介绍、电气特性、编程接口
时序以及器件订货信息。帮助用户快速了解高云半导体 GW1N 系列 FPGA
产品以及特性，有助于器件选型及使用。
1.2 相关文档
通过登录高云半导体网站 www.gowinsemi.com.cn 可以下载、查看以
下相关文档：
1. UG290, Gowin FPGA 产品编程配置手册
2. UG103, GW1N 系列 FPGA 产品封装与管脚手册
3. UG107, GW1N-1 器件 Pinout 手册
4. UG167, GW1N-1S 器件 Pinout 手册
5. UG105, GW1N-4 器件 Pinout 手册
6. UG114, GW1N-9 器件 Pinout 手册
7. UG171, GW1N-2 器件 Pinout 手册
8. UG174, GW1N-1P5 器件 Pinout 手册
DS100-2.9
1(72)
1 关于本手册
1.3 术语、缩略语
1.3 术语、缩略语
表 1-1 中列出了本手册中出现的相关术语、缩略语及相关释义。
表 1-1 术语、缩略语
DS100-2.9
术语、缩略语
全称
含义
ALU
Arithmetic Logic Unit
算术逻辑单元
BSRAM
Block Static Random Access
Memory
块状静态随机存储器
CFU
Configurable Function Unit
可配置功能单元
CLS
Configurable Logic Section
可配置逻辑块
CRU
Configurable Routing Unit
可编程布线单元
CS
WLCSP
WLCSP 封装
CSI
Camera Serial Interface
串行摄像头接口
DCS
Dynamic Clock Selector
动态时钟选择器
DP
True Dual Port 16K BSRAM
16K 双端口 BSRAM
DQCE
Dynamic Quadrant Clock
Enable
动态象限时钟使能
DSI
Display Serial Interface
串行显示接口
DSP
Digital Signal Processing
数字信号处理
FF
Flip-Flop
触发器
FPGA
Field Programmable Gate Array
现场可编程门阵列
GPIO
Gowin Programmable I/O
Gowin 可编程通用管脚
IOB
Input/Output Block
输入输出模块
LQ
LQFP
LQFP 封装
LUT4
4-input Look-up Table
4 输入查找表
LUT5
5-input Look-up Table
5 输入查找表
LUT6
6-input Look-up Table
6 输入查找表
LUT7
7-input Look-up Table
7 输入查找表
LUT8
8-input Look-up Table
8 输入查找表
MG
MBGA
MBGA 封装
MIPI
Mobile Industry Processor
Interface
移动行业处理器接口
PG
PBGA
PBGA 封装
2(72)
1 关于本手册
1.4 技术支持与反馈
术语、缩略语
全称
含义
PLL
Phase-locked Loop
锁相环
QN
QFN
QFN 封装
REG
Register
寄存器
SDP
Semi Dual Port 16K BSRAM
16K 伪双端口 BSRAM
SP
Single Port 16K BSRAM
16K 单端口 BSRAM
SSRAM
Shadow Static Random Access
Memory
分布式静态随机存储器
UG
UBGA
UBGA 封装
1.4 技术支持与反馈
高云半导体提供全方位技术支持，在使用过程中如有任何疑问或建议，
可直接与公司联系：
网址：www.gowinsemi.com.cn
E-mail：support@gowinsemi.com
Tel：+86 755 8262 0391
DS100-2.9
3(72)
2 产品概述
2.1 特性概述
2
产品概述
高云半导体 GW1N 系列 FPGA 产品是高云半导体小蜜蜂®(LittleBee®)
家族第一代产品，具有较丰富的逻辑资源，支持多种 I/O 电平标准，内嵌块
状静态随机存储器、数字信号处理模块、锁相环资源，此外，内嵌 Flash 资
源，是一款具有非易失性的 FPGA 产品，具有低功耗、瞬时启动、低成
本、高安全性、产品尺寸小、封装类型丰富、使用方便灵活等特点。
高云半导体提供面向市场自主研发的新一代 FPGA 硬件开发环境，支
持 GW1N 系列 FPGA 产品，能够完成 FPGA 综合、布局、布线、产生数据
流文件及下载等一站式工作。
2.1 特性概述
DS100-2.9
用户闪存资源（GW1N-1 和 GW1N-1S）
-
100,000 次写寿命周期
-
超过 10 年的数据保存能力(+85℃)
-
可选的数据输入输出位宽 8/16/32
-
页存储空间：256-Byte
-
3μA 待机电流
-
页写入时间：8.2ms
用户闪存资源（GW1N-1P5/2/4/9）
-
10,000 次写寿命周期
-
超过 10 年的数据保存能力(+85℃)
-
数据位宽：32
-
GW1N-1P5/2 存储容量：96K bits
-
GW1N-4 存储容量：256K bits
-
GW1N-9 存储容量：608K bits
-
页擦除能力：2,048 bytes
-
字编程时间：≤16μs
-
页擦除时间：≤120ms
4(72)
2 产品概述
2.1 特性概述
低功耗
-
55nm 嵌入式闪存工艺
-
LV 版本 1：支持 1.2V 核电压
-
UV 版本：支持器件 VCC/ VCCO/ VCCx 由单一电源供电
注！
[1] GW1N-1S 仅支持 LV 版本;
DS100-2.9
支持时钟动态打开/关闭
硬核 MIPI D-PHY RX(GW1N-2)
-
支持 MIPI DSI 和 MIPI CSI-2 RX 器件接口
-
CS42、CS42H、QN48H、QN88、MG132H 封装中 IO Bank6 支
持 MIPI D-PHY RX
-
MIPI 传输速率单通道可达 2Gbps
-
支持最多四个数据通道和一个时钟通道
多功能高速 FPGA IO 支持 MIPI D-PHY RX/TX(GW1N-2)
-
支持 MIPI CSI-2 和 MIPI DSI，RX 和 TX 器件接口，传输速率单通
道可达 1.5Gbps
-
IO Bank0、IO Bank3、IO Bank4、IO Bank5 支持 MIPI D-PHY TX
(支持动态 ODT)
-
IO Bank2 支持 MIPI D-PHY RX (支持动态 ODT)
支持多种 I/O 电平标准
-
LVCMOS33/25/18/15/12；LVTTL33，SSTL33/25/18 I，
SSTL33/25/18 II，SSTL15；HSTL18 I，HSTL18 II，HSTL15 I；
PCI，LVDS25，RSDS，LVDS25E，BLVDSE，MLVDSE，
LVPECLE，RSDSE
-
提供输入信号去迟滞选项
-
支持 4mA、8mA、16mA、24mA 等驱动能力
-
提供输出信号 Slew Rate 选项
-
提供输出信号驱动电流选项
-
对每个 I/O 提供独立的 Bus Keeper、上拉/下拉电阻及 Open Drain
输出选项
-
支持热插拔
-
GW1N-1S 器件的 BANK0/BANK1 支持 MIPI I/O 输入，MIPI 传输
速率可达 1.2Gbps
-
GW1N-9 器件 Top 层支持 MIPI I/O 输入，MIPI 传输速率可达
1.2Gbps
-
GW1N-9 器件 Bottom 层支持 MIPI I/O 输出，MIPI 传输速率可达
1.2Gbps
-
GW1N-9 器件 Top 层和 Bottom 层 I/O 支持 I3C
5(72)
2 产品概述
2.1 特性概述
DS100-2.9
高性能 DSP 模块(GW1N-4/9)
-
高性能数字信号处理能力
-
支持 9 x 9，18 x 18，36 x 36bit 的乘法运算和 54bit 累加器
-
支持多个乘法器级联
-
支持寄存器流水线和旁路功能
-
预加运算实现滤波器功能
-
支持桶形移位寄存器
丰富的基本逻辑单元
-
4 输入 LUT(LUT4)
-
支持移位寄存器和分布式存储器
支持多种模式的静态随机存储器
-
支持双端口、单端口以及伪双端口模式
-
支持字节写使能
灵活的 PLL 资源
-
实现时钟的倍频、分频和相移
-
全局时钟网络资源
内置 Flash 编程
-
瞬时启动
-
支持安全位操作
-
支持 AUTO BOOT 和 DUAL BOOT 编程模式
编程配置模式
-
支持 JTAG 配置模式
-
支持背景升级
-
支持多达 7 种 GowinCONFIG 配置模式：AUTOBOOT、SSPI、
MSPI、CPU、SERIAL、DUAL BOOT、I2C Slave
6(72)
2 产品概述
2.2 产品信息列表
2.2 产品信息列表
表 2-1 产品信息列表
器件
GW1N-1
GW1N-1P5
GW1N-2
GW1N-4
GW1N-9
GW1N-1S
逻辑单元(LUT4)
1,152
1584
2304
4,608
8,640
1,152
寄存器(FF)
864
1584
2016
3,456
6,480
864
分布式静态随机存
储器 SSRAM(bits)
0
12672
18432
0
17,280
0
72K
72K
72K
180K
468K
72K
4
4
4
10
26
4
用户闪存(bits)
96K
96K
96K
256K
608K
96K
乘法器(18 x 18
Multiplier)
0
0
0
16
20
0
锁相环(PLLs)
1
1
1
2
2
1
I/O Bank 总数
4
6
6[2]
4
4
3
最大 I/O 数
120
125
125
218
276
44
核电压（LV 版
本）
1.2V
1.2V
1.2V
1.2V
1.2V
1.2V
核电压（UV 版
本）
1.8V/2.5V/3.3V[1]
1.8V/2.5V/3.3V
块状静态随机存储
器
BSRAM(bits)
块状静态随机存储
器数目
BSRAM(个)
1.8V[3]/2.5V/3.3V
–
注！
[1]目前 GW1N-1 器件中仅 LQ100X 封装支持 UV 版本。
[2] GW1N-2 CS42/QN48H/MG132H/QN88/CS42H 封装的 IO Bank 总数为 7 个。
[3] 对于 GW1N-4/GW1N-9UV 版本器件，如果 Vcc 和 Vccx 在某封装中共用一个管脚，那
么 GW1N-4/GW1N-9 的 Vccx 范围（2.5V~3.3V）会将 Vcc 范围限制为 2.5V~3.3V，此时
Vcc 不支持 1.8V。
DS100-2.9
7(72)
2 产品概述
2.3 封装信息列表
2.3 封装信息列表
表 2-2 产品封装和最大用户 I/O 信息、True LVDS 对数
封装
间距(mm) 尺寸(mm) GW1N-1S GW1N-1
GW1N-1P5 GW1N-2
GW1N-4
GW1N-9
CS30
0.4
2.3 x 2.4
23
24
-
-
-
-
QN32
0.5
5x5
-
26
-
21（1）
24（3）
-
QN32X
0.5
5x5
-
-
-
21（1）
-
-
FN32
0.4
4x4
25
-
-
-
-
CS42
0.4
2.4 x 2.9
-
-
-
24（7）
-
-
CS42H
0.4
2.4 x 2.9
-
-
-
36（3）
-
-
QN48
0.4
6x6
-
41
-
40（12）
40（9）
40（12）
QN48H
0.4
6x6
-
-
-
30（8）
-
-
QN48F
0.4
6x6
-
-
-
-
-
39（11）
QN48X
0.5
7x7
-
-
39（10）
-
-
-
CM64
0.5
4.1 x 4.1
-
-
-
-
55（16）
CS72
0.4
3.6 x 3.3
--
-
-
-
57（19）
-
CS81M
0.4
4.1 x 4.1
-
-
-
-
-
55（15）
QN88
0.4
10 x 10
-
-
-
57（17）
70（11）
70（19）
CS100H
0.4
4x4
-
-
-
88（27）
-
-
LQ100
0.5
14 x 14
--
79
80（16）
80（15）
79（13）
79（20）
LQ100X
0.5
14 x 14
--
-
80（16）
80（15）
-
-
LQ144
0.5
20 x 20
--
116
-
113（28） 119（22） 120（28）
LQ144X
0.5
20 x 20
--
-
-
113（28） -
-
LQ144F
0.5
20 x 20
-
-
-
115（27） -
-
EQ144
0.5
20 x 20
--
-
-
-
-
120（28）
MG49
0.5
3.8 x 3.8
-
-
-
42（11）
-
-
MG100
0.5
5x5
-
-
-
-
-
87（25）
MG100T 0.5
5x5
-
-
-
-
-
87（17）
MG121
0.5
6x6
-
-
-
100（28） -
-
MG121X 0.5
6x6
-
-
-
100（28） -
-
MG132
0.5
8x8
-
-
-
104（29） -
-
MG132H 0.5
8x8
-
-
-
94（29）
-
DS100-2.9
-
8(72)
2 产品概述
封装
2.3 封装信息列表
间距(mm) 尺寸(mm) GW1N-1S GW1N-1
GW1N-1P5 GW1N-2
GW1N-4
GW1N-9
MG132X 0.5
8x8
-
-
-
104 (29)
105（23） -
MG160
0.5
8x8
--
-
-
-
131（25） 131（38）
UG169
0.8
11 x 11
--
--
-
-
129（27） 129（38）
LQ176
0.4
20 x 20
-
-
-
-
-
147（37）
EQ176
0.4
20 x 20
-
-
-
-
-
147（37）
MG196
0.5
8x8
-
-
-
-
-
113（35）
PG256
1.0
17 x 17
-
-
-
-
207（32） 207（36）
PG256M 1.0
17 x 17
-
-
-
-
207（32） -
UG256
0.8
14 x 14
-
-
-
-
-
207（36）
UG332
0.8
17 x 17
--
-
-
-
-
273（43）
注！
JTAGSEL_N 和 JTAG 管脚是互斥管脚，JTAGSEL_N 引脚和 JTAG 下载的 4 个引脚
（TCK、TDI、TDO、TMS）不可同时复用为 I/O，此表格的数据为 JTAG 下载的 4 个
引脚复用为 I/O 时的情况，但当 mode[2:0]=001 时，JTAGSEL_N 管脚与 JTAG 配置的
4 个管脚（TCK、TMS、TDI、TDO）可以同时设置为 GPIO，此时最大用户 I/O 数加
1。详细信息请参考 UG103，GW1N 系列 FPGA 产品封装与管脚手册。
本手册中 GW1N 系列 FPGA 产品封装命名采用缩写的方式，详细信息请参见 5.1 器件
命名。
“
GW1N-1 CS30 仅支持 SSPI 配置模式。
”表示同一封装的不同器件管脚兼容。
表 2-3 不同封装支持的配置模式列表
器件
封装
Mode[2:0]
配置模式
备注
000
JTAG
Autoboot
–
QN32
CS42
LQ100
LQ144
LQ144F
MG121
GW1N-2[1]
MG132
LQ100X
LQ144X
MG121X
MG132X
MG49
QN32X
JTAG
100
I2C
Autoboot
当配置模式支持 I2C 时，SDA
及 SCL 管脚需要保持外上
拉。配置成 100 模式下使用
Autoboot, SDA 需要保持外
部上拉。
CS42H
DS100-2.9
9(72)
2 产品概述
器件
2.3 封装信息列表
封装
QN48
QN48H
Mode[2:0]
配置模式
JTAG
00X
Autoboot
–
SSPI
JTAG
MG132H
备注
X0X
CS100H
I2C
Autoboot
SSPI
当配置模式支持 I2C 时，SDA
及 SCL 管脚需要保持外上
拉；配置成 100 模式下使用
Autoboot, SDA 需要保持外
部上拉。
JTAG
I2C
Autoboot
QN88
XXX
SSPI
MSPI
–
DUAL BOOT
SERIAL
CPU
LQ100X
GW1N-1P5
QN48X
LQ100
JTAG
100
I2C
Autoboot
000
JTAG
Autoboot
当配置模式支持 I2C 时，SDA
及 SCL 管脚需要外上拉。配
置 成 100 模 式 下 使 用
Autoboot, SDA 需要保持外
部上拉。
–
注！
[1]对于 GW1N-2 器件而言，若其 MODE[2]的值固定为 1，则其加载频率只能是 2.5MHz。
DS100-2.9
10(72)
3 结构介绍
3.1 结构框图
3
结构介绍
3.1 结构框图
图 3-1 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-9)
PLL
IOB
User Flash
IOB
Top IO
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
PLL
CLU
CFU
DSP
CFU
OSC
IOB
Block SRAM
Right IO
Left IO
User Flash
CFU
CFU
Block SRAM
IOB
CLU
CLU
CLU
CLU
OSC
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
IOB
IOB
Bottom IO
DSP
CFU
DS100-2.9
IOB
CFU
CFU
IOB
CFU
CFU
IOB
11(72)
3 结构介绍
3.1 结构框图
图 3-2 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-4)
PLL
IOB
User Flash
IOB
Top IO
CLU
CLU
CLU
CLU
CLU
PLL
CLU
OSC
CLU
DSP
CLU
IOB
Block SRAM
Right IO
Left IO
User Flash
CLU
CLU
Block SRAM
IOB
CLU
CLU
CLU
CLU
OSC
CLU
CLU
CLU
CLU
CLU
IOB
IOB
IOB
Bottom IO
DSP
CLU
CLU
CLU
IOB
CLU
CLU
IOB
图 3-3 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-1)
CLU
CLU
CLU
User
Flash
IOB
I/OBank0
CLU
User
Flash
IOB
Block SRAM
PLL
CLU
PLL
CLU
Block SRAM
OSC
IOB
I/OBank1
I/OBank3
Block SRAM
Block SRAM
OSC
IOB
CLU
CLU
CLU
CLU
CLU
CLU
IOB
CLU
CLU
CLU
CLU
IOB
I/OBank2
DS100-2.9
12(72)
3 结构介绍
3.1 结构框图
图 3-4 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图 (GW1N-2)
PLL
IOB
User Flash
IOB
Top IO
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
PLL
IOB
MIPI D-PHY
RX
Block SRAM
Right IO
Left IO
User Flash
CFU
CFU
MI PI D Block SRAM
P HY RX
CFU
OSC
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
OSC
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
IOB
IOB
IOB
IOB
Bottom IO
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
IOB
CFU
CFU
CFU
CFU
CFU
IOB
图 3-1~图 3-3 为 GW1N 系列 FPGA 器件结构示意图，器件内部是一个
逻辑单元阵列，外围是输入输出模块(IOB)，器件内嵌了静态随机存储器
（BSRAM）模块、数字信号处理模块 DSP、PLL 资源、片内晶振和用户闪
存资源 User Flash，支持瞬时启动功能。图 3-4 为 GW1N-2 器件结构示意
图，在 GW1N 系列其他器件的基础上内嵌了 MIPI D-PHY RX 硬核模块。
内部资源数量详细信息请参见表 2-1。
注！
GW1N 系列 FPGA 产品包括的器件：GW1N-1，GW1N-1S，GW1N-1P5，GW1N-2，GW1N4，GW1N-9。在这些器件中，可配置功能单元、块状静态随机存储器模块 BSRAM、全局时
钟网络资源、片内晶振等这些资源相同。但这些器件中的其他资源，如数字信号处理模块
DSP、Flash 资源、输入输出 I/O 模块、锁相环、高速时钟资源等略有差异。
GW1N 系列 FPGA 产品基本的组成部分为可配置功能单元(CFU，
Configurable Function Unit)。在器件内部按照行、列式矩阵排列，不同容
量的器件行数和列数不同。可配置功能单元（CFU）可以配置成查找表
（LUT4）模式、算术逻辑模式和存储器模式，其中存储器模式在 GW1N1P5/2/9 器件中支持。详细资料请参见 3.2 可配置功能单元。
GW1N 系列 FPGA 产品的 I/O 资源分布在器件外围，以 Bank 为单位
划分。I/O 资源支持多种电平标准，支持普通工作模式、SDR 工作模式和通
用 DDR 模式。详细资料请参见 3.3 输入输出模块。
GW1N 系列 FPGA 产品的块状静态随机存储器（BSRAM）在器件内部
按照行排列。一个 BSRAM 的容量大小为 18Kbits，支持多种配置模式和操
作模式。详细资料请参见 3.4 块状静态随机存储器模块。
GW1N 系列 FPGA 产品内嵌了用户闪存资源，掉电数据不会丢失。详
细信息请参见 3.5 用户闪存资源(GW1N-1 和 GW1N-1S)及 3.6 用户闪存资
源(GW1N-1P5/2/4/9)。
GW1N-4 和 GW1N-9 器件中内嵌了数字信号处理模块 DSP。每个
DS100-2.9
13(72)
3 结构介绍
3.2 可配置功能单元
DSP 包含两个宏单元，每个宏单元包含两个前加法器(pre-adders)，两个
18 位的乘法器(multipliers)和一个三输入的算术/逻辑运算单元(ALU54)。详
细资料请参见 3.7 数字信号处理模块。
注！
GW1N-1、GW1N-2 和 GW1N-1S 暂不支持数字信号处理模块 DSP 资源。
GW1N 系列 FPGA 产品内嵌了锁相环 PLL 资源。高云半导体 PLL 模块
能够提供可以综合的时钟频率，通过配置不同的参数可以进行时钟的频率调
整(倍频和分频)、相位调整、占空比调整等功能。同时产品内嵌可编程片内
晶振，详细资料请参见 3.9 时钟及 3.13 片内晶振。
GW1N-2 器件包含硬核 MIPI D-PHY RX，同时其多功能高速 FPGA IO
支持 MIPI D-PHY RX TX IP，详细信息请参考 3.8 MIPI D-PHY。
此外，FPGA 器件内置了丰富的可编程布线单元(CRU，Configurable
Routing Unit)，为 FPGA 内部的所有资源提供连接关系。可配置功能单元
（CFU）和 IOB 内部都分布着布线资源，连通了 CFU 内部资源和 IOB 内
部的逻辑资源。布线资源可通过高云半导体 FPGA 软件自动生成。此外，
GW1N 系列 FPGA 产品还提供了丰富的专用时钟网络资源，长线资源，全
局置复位，以及编程选项等。详细资料请参见 3.9 时钟、3.10 长线、3.11
全局复置位。
3.2 可配置功能单元
可配置功能单元(CFU)和可配置逻辑单元(CLU)是构成高云半导体
FPGA 产品内核的两种基本单元，每个基本单元可由四个可配置逻辑块
(CLS)以及相应的可配置布线单元(CRU)组成，其中三个可配置逻辑块各包
含两个四输入查找表(LUT)和两个寄存器(REG)，另外一个可配置逻辑块只
包含两个四输入查找表，如图 3-5 所示。
CLU 中的可配置逻辑块不能配置为静态随机存储器，可配置为基本查
找表、算术逻辑单元和只读存储器。CFU 中的可配置逻辑块可根据应用场
景配置成基本查找表、算术逻辑单元、静态随机存储器和只读存储器四种工
作模式。
关于 CFU 的更多详细信息，请参考 UG288，Gowin 可配置功能单元
(CFU)用户指南。
DS100-2.9
14(72)
3 结构介绍
3.2 可配置功能单元
图 3-5 CFU 结构示意图
Carry to Right CFU
CFU
LUT
REG/
SREG
LUT
REG/
SREG
LUT
REG
LUT
REG
LUT
REG
LUT
REG
LUT
REG
LUT
REG
CLS3
CLS2
CRU
CLS1
CLS0
Carry from left CFU
注！
DS100-2.9
SREG 需要特殊的软件支持。如有需要，请联系高云半导体技术支持或当地办事处。
目前，仅 GW1N-2 器件支持 CLS3 的 REG，且 CLS3 与 CLS2 的 CLK/CE/SR 同源。
15(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
3.3 输入输出模块
GW1N 系列 FPGA 产品的 IOB 主要包括 I/O Buffer、I/O 逻辑以及相应
的布线资源单元三个部分。如图 3-6 所示为两个 IOB 的结构示意图，每个
IOB 单元包括了两个 I/O 管脚(标记为 A 和 B)，它们可以配置成一组差分信
号对，也可以作为单端信号分别配置。
图 3-6 IOB 结构示意图
Differential Pair
Differential Pair
“True”
“Comp”
“True”
“Comp”
PAD A
PAD B
PAD A
PAD B
Buffer Pair A & B
IO Logic
B
CLK
Routing
Output
Routing
Input
CLK
Routing
Output
Routing
Input
CLK
Routing
Output
Routing
Input
CLK
Routing
Output
Routing
Input
Routing
DI
DO
DI
IO Logic
A
TO
DO
IO Logic
B
TO
DI
DO
TO
DI
DO
TO
IO Logic
A
Buffer Pair A & B
Routing
GW1N 系列 FPGA 产品中 IOB 的功能特点：
基于 Bank 的 VCCO 机制。
支持 LVCMOS、PCI、LVTTL、LVDS、SSTL 以及 HSTL 等多种电平
标准
提供输入信号去迟滞选项。
提供输出信号驱动电流选项。
提供输出信号 Slew Rate 选项。
对每个 I/O 提供独立的 Bus Keeper、上拉/下拉电阻及 Open Drain 输出
选项。
支持热插拔。
I/O 逻辑支持普通模式、SDR 模式以及 DDR 等多种模式。
GW1N-1S 器件的 BANK0/BANK1 支持 MIPI 输入
GW1N-9 器件 Top 层的 I/O 支持 MIPI 输入
GW1N-9 器件 Bottom 层的 I/O 支持 MIPI 输出
GW1N-9 器件 Top 层的 I/O 和 Bottom 层的 I/O 支持 I3C
注！
GW1N-1 和 GW1N-1S 不支持真 LVDS 输出。
DS100-2.9
16(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
3.3.1~ 3.3.4 分别描述了 I/O 电平标准、真 LVDS 设计、I/O 逻辑、I/O 逻辑工作模式
等信息，更多关于 I/O 模块的更多详细信息，请参考 UG289，Gowin 可编程通用管脚
(GPIO)用户指南。
3.3.1 I/O 电平标准
GW1N 系列 FPGA 产品每个 Bank 支持单独供电，有独立的电源
VCCO。
为支持 SSTL，HSTL 等 I/O 输入标准，每个 Bank 还提供一个独立的
参考电压(VREF)，用户可以选择使用 IOB 内置的 VREF 源(等于 0.5*VCCO)，
也可选择外部的 VREF 输入(使用 Bank 中任意一个 I/O 管脚作为外部 VREF 输
入)。
GW1N-1/4 的 I/O 包括 4 个 Bank，如图 3-7 所示。
图 3-7 GW1N-1/4 I/O Bank 分布示意图
I/O Bank0
Top
Right
I/O Bank1
Left
I/O Bank3
GW1N-1/4
Bottom
I/O Bank2
GW1N-1S 的 I/O 包括 3 个 Bank，如图 3-8 所示。
图 3-8 GW1N-1S I/O Bank 分布示意图
I/O Bank0
I/O Bank1
Top
I/O Bank2
Right
GW1N-1S
GW1N-1P5 的 I/O 包括 6 个 Bank，如图 3-10 所示。
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17(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
图 3-9 GW1N-1P5 I/O Bank 分布示意图
I/O Bank0
I/O Ban k5
Top
Right
I/O Bank1
Left
I/O Ban k4
GW1N-1P5
I/O Ban k3
Bottom
I/O Bank2
GW1N-2 的 I/O 包括 6 个 Bank，GW1N-2 CS42、QN48H、
MG132H、QN88、及 CS42H 封装包括 7 个 Bank，如图 3-10 所示。
图 3-10 GW1N-2 I/O Bank 分布示意图
I/O Bank0
I/O Bank0
I/O Bank1
Bottom
Right
I/O Bank2
GW1N-2
(CS42/QN48H/MG132H
/QN88/CS42H)
I/O Bank6
I/O Bank3
I/O Ban k3
Bottom
Left
I/O Bank4
Right
I/O Bank1
Left
I/O Ban k4
GW1N-2
I/O Bank1
Top
I/O Bank5
I/O Ban k5
Top
I/O Bank2
GW1N-9 的 I/O 包括 4 个 Bank，如图 3-7 所示。
图 3-11 GW1N-9 I/O Bank 分布示意图
I/O Bank3
I/O Bank0
I/O Bank1
Top
Right
I/O Bank1
Left
I/O Bank3
GW1N-9
Bottom
I/O Bank2
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18(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
GW1N 系列 FPGA 产品分为 LV 及 UV 版本，其中 GW1N-1S 仅支持
LV 版本。
LV 版本器件支持 1.2V VCC 供电电压，可以满足用户低功耗的需求。
VCCO 根据需要可在 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V 电压中灵活设置。
GW1N-1S 器件内部不支持 VCCX，其他器件的 VCCX 支持 2.5V 或 3.3V 供电
电压。
UV 版本器件方便用户实现单一电源供电，内部集成了线性稳压器，内
核电压支持 1.8V、2.5V、3.3V 供电电压。
GW1N-1S 器件的 BANK0/BANK1 支持 MIPI I/O 输入，BANK2 支持
MIPI I/O 输出，GW1N-9 器件 Top 层的 I/O 支持 MIPI 输入，GW1N-9 器件
Bottom 层的 I/O 支持 MIPI 输出。GW1N-9 Top 层和 Bottom 层的 I/O 支持
I3C。
注！
DS100-2.9
可编程通用管脚（GPIO）默认状态是三态输入弱上拉。
不同版本器件的推荐工作电压请参考 4.1 工作条件。
GW1N-1S 器件 BANK0/BANK1 的 I/O 用作 MIPI 输入的时候，VCCO0/ VCCO1 需要提供
1.2V 电压。
GW1N-9 器件的 Top 层的 I/O 用作 MIPI 输入的时候， VCCO0 需要提供 1.2V 电压。
GW1N-9 器件的 Bottom 层的 I/O 用作 MIPI 输出的时候，VCCO2 需要提供 1.2V 电压。
GW1N-9 器件的 BANK0、BANK1 和 BANK3 的 I/O 供电限制：
-
当 VCCO0 大于或等于 1.8V 时，VCCO1 和 VCCO3 支持 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V、3.3V。
-
当 VCCO0 为 1.5V 时，VCCO1 和 VCCO3 支持 1.2V、1.5V、1.8V、2.5V。
-
当 VCCO0 为 1.2V 时，VCCO1 和 VCCO3 支持 1.2V、1.5V、1.8V。
19(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
不同的 I/O 输出/输入标准对 VCCO 的要求如表 3-1 及表 3-2 所示。
表 3-1 GW1N 系列 FPGA 产品支持的输出 I/O 类型及部分可选配置
I/O Type (输出)
单端/差分
MIPI[1]
Bank VCCO(V)
输出驱动能力(mA)
应用
差分（TLVDS） 1.2
3.5
移动行业处理器接口
LVDS25[2]
差分（TLVDS） 2.5/3.3
3.5/2.5/2/1.25
点对点高速数据传输
RSDS[2]
差分（TLVDS） 2.5/3.3
2
点对点高速数据传输
MINILVDS[2]
差分（TLVDS） 2.5/3.3
2
LCD 时序驱动与列
驱动器接口
PPLVDS[2]
差分（TLVDS） 2.5/3.3
1.25/2.0/2.5/3.5
LCD 行/列驱动
LVDS25E
差分
2.5
8
点对点高速数据传输
BLVDS25E
差分
2.5
16
多点高速数据传输
MLVDS25E
差分
2.5
16
LCD 时序驱动与列
驱动器接口
RSDS25E
差分
2.5
8
点对点高速数据传输
LVPECL33E
差分
3.3
16
通用接口
HSTL18D_I
差分
1.8
8
存储接口
HSTL18D_II
差分
1.8
8
存储接口
HSTL15D_I
差分
1.5
8
存储接口
SSTL15D
差分
1.5
8
存储接口
SSTL18D_I
差分
1.8
8
存储接口
SSTL18D_II
差分
1.8
8
存储接口
SSTL25D_I
差分
2.5
8
存储接口
SSTL25D_II
差分
2.5
8
存储接口
SSTL33D_I
差分
3.3
8
存储接口
SSTL33D_II
差分
3.3
8
存储接口
LVCMOS12D
差分
1.2
4/8
通用接口
LVCMOS15D
差分
1.5
4/8
通用接口
LVCMOS18D
差分
1.8
4/8/12
通用接口
LVCMOS25D
差分
2.5
4/8/12/16
通用接口
LVCMOS33D
差分
3.3
4/8/12/16/24
通用接口
HSTL15_I
单端
1.5
8
存储接口
HSTL18_I
单端
1.8
8
存储接口
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20(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
I/O Type (输出)
单端/差分
Bank VCCO(V)
输出驱动能力(mA)
应用
HSTL18_II
单端
1.8
8
存储接口
SSTL15
单端
1.5
8
存储接口
SSTL18_I
单端
1.8
8
存储接口
SSTL18_II
单端
1.8
8
存储接口
SSTL25_I
单端
2.5
8
存储接口
SSTL25_II
单端
2.5
8
存储接口
SSTL33_I
单端
3.3
8
存储接口
SSTL33_II
单端
3.3
8
存储接口
LVCMOS12
单端
1.2
4/8
通用接口
LVCMOS15
单端
1.5
4/8
通用接口
LVCMOS18
单端
1.8
4/8/12
通用接口
LVCMOS25
单端
2.5
4/8/12/16
通用接口
LVCMOS33/
LVTTL33
单端
3.3
4/8/12/16/24
通用接口
PCI33
单端
3.3
4/8
PC 和嵌入式系统
注！
[1]以下器件支持 MIPI I/O 输出：GW1N-2 器件的 Bank0/Bank3/Bank4/Bank5；GW1N9 器件的 Bank2。
[2] GW1N-1、GW1N-1S 器件不支持该 I/O 类型。
表 3-2 GW1N 系列支持的输入 I/O 类型及部分可选配置
HYSTERESIS
是 否 需 要
（支持去迟滞选项） VREF
I/O Type(输入)
单端/差分
Bank VCCO(V)
MIPI[1]
差分（TLVDS）
1.2
否
否
LVDS25[2]
差分（TLVDS）
2.5/3.3
否
否
RSDS[2]
差分（TLVDS）
2.5/3.3
否
否
MINILVDS[2]
差分（TLVDS）
2.5/3.3
否
否
PPLVDS[2]
差分（TLVDS）
2.5/3.3
否
否
LVDS25E
差分
2.5/3.3
否
否
BLVDS25E
差分
2.5/3.3
否
否
MLVDS25E
差分
2.5/3.3
否
否
RSDS25E
差分
2.5/3.3
否
否
LVPECL33E
差分
3.3
否
否
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21(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
HYSTERESIS
是 否 需 要
（支持去迟滞选项） VREF
I/O Type(输入)
单端/差分
Bank VCCO(V)
HSTL18D_I
差分
1.8/2.5/3.3
否
否
HSTL18D_II
差分
1.8/2.5/3.3
否
否
HSTL15D_I
差分
1.5/1.8/2.5/3.3
否
否
SSTL15D
差分
1.5/1.8/2.5/3.3
否
否
SSTL18D_I
差分
1.8/2.5/3.3
否
否
SSTL18D_II
差分
1.8/2.5/3.3
否
否
SSTL25D_I
差分
2.5/3.3
否
否
SSTL25D_II
差分
2.5/3.3
否
否
SSTL33D_I
差分
3.3
否
否
SSTL33D_II
差分
3.3
否
否
LVCMOS12D
差分
1.2/1.5/1.8/2.5/3.3
否
否
LVCMOS15D
差分
1.5/1.8/2.5/3.3
否
否
LVCMOS18D
差分
1.8/2.5/3.3
否
否
LVCMOS25D
差分
2.5/3.3
否
否
LVCMOS33D
差分
3.3
否
否
HSTL15_I
单端
1.5
或
1.5/1.8/2.5/3.3[3]
否
是
HSTL18_I
单端
1.8 或 1.8/2.5/3.3[4]
否
是
HSTL18_II
单端
1.8 或 1.8/2.5/3.3[4]
否
是
SSTL15
单端
1.5
或
1.5/1.8/2.5/3.3[3]
否
是
SSTL18_I
单端
1.8 或 1.8/2.5/3.3[4]
否
是
SSTL18_II
单端
1.8 或 1.8/2.5/3.3[4]
否
是
SSTL25_I
单端
2.5 或 2.5/3.3[5]
否
是
SSTL25_II
单端
2.5 或 2.5/3.3[5]
否
是
SSTL33_I
单端
3.3
否
是
SSTL33_II
单端
3.3
否
是
LVCMOS12
单端
1.2/1.5/1.8/2.5/3.3
是
否
LVCMOS15
单端
1.2/1.5/1.8/2.5/3.3
是
否
LVCMOS18
单端
1.2/1.5/1.8/2.5/3.3
是
否
LVCMOS25
单端
1.2/1.5/1.8/2.5/3.3
是
否
DS100-2.9
22(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
HYSTERESIS
是 否 需 要
（支持去迟滞选项） VREF
I/O Type(输入)
单端/差分
Bank VCCO(V)
LVCMOS33/
LVTTL33
单端
1.2/1.5/1.8/2.5/3.3
是
否
PCI33
单端
3.3
是
否
LVCMOS33OD25
单端
2.5
否
否
LVCMOS33OD18
单端
1.8
否
否
LVCMOS33OD15
单端
1.5
否
否
LVCMOS25OD18
单端
1.8
否
否
LVCMOS25OD15
单端
1.5
否
否
LVCMOS18OD15
单端
1.5
否
否
LVCMOS15OD12
单端
1.2
否
否
LVCMOS25UD33
单端
3.3
否
否
LVCMOS18UD25
单端
2.5
否
否
LVCMOS18UD33
单端
3.3
否
否
LVCMOS15UD18
单端
1.8
否
否
LVCMOS15UD25
单端
2.5
否
否
LVCMOS15UD33
单端
3.3
否
否
LVCMOS12UD15
单端
1.5
否
否
LVCMOS12UD18
单端
1.8
否
否
LVCMOS12UD25
单端
2.5
否
否
LVCMOS12UD33
单端
3.3
否
否
Note!
[1]以下器件支持 MIPI I/O 输入：GW1N-2 Bank2；GW1N-2 Bank6（硬核）
；GW1N-9
器件的 Bank0；GW1N-1S 器件的 Bank0 和 Bank1。
[2] GW1N-1S 器件不支持该 I/O 类型。
[3]当 VREF 为 INTERNAL 时，该 I/O 类型的 VCCO 为 1.5V；当 VREF 为 VREF1_LOAD
时，VCCO 为 1.5 V /1.8 V /2.5 V /3.3 V。
[4]当 VREF 为 INTERNAL 时，该 I/O 类型的 VCCO 为 1.8V；当 VREF 为 VREF1_LOAD
时，VCCO 为 1.8 V /2.5 V /3.3 V。
[5]当 VREF 为 INTERNAL 时，该 I/O 类型的 VCCO 为 2.5V； 当 VREF 为 VREF1_LOAD
时，VCCO 为 2.5V /3.3 V。
3.3.2 真 LVDS 设计
除了 GW1N-1 / GW1N-1S 器件，GW1N 系列的 FPGA 产品支持真
DS100-2.9
23(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
LVDS 输出，但是不支持内部 100 欧姆输入差分匹配电阻。不支持真 LVDS
输出的 Bank 支持内部 100 欧姆输入差分匹配电阻。此外，GW1N 系列的
FPGA 产品还支持 LVDS25E、MLVDS25E、BLVDS25E 等电平类型。
真 LVDS 的分布详细资料请参见 UG174,GW1N-1P5 器件 Pinout 手
册，UG171,GW1N-2 器件 Pinout 手册，UG105, GW1N-4 器件 Pinout 手
册及 UG114,GW1N-9 器件 Pinout 手册。
LVDS 的输入端 I/O 需要外部的 100 欧姆终端电阻做匹配，设计参考如
图 3-12 所示。
图 3-12 真 LVDS 设计参考框图
发送设备
GW1N-1P5/2/4/9器件
txout+
txout-
50Ω
50Ω
逻
辑
阵
列
rxin+
100Ω
rxin-
输入IO Buffer
txout+
50Ω
txout-
50Ω
rxin+
接收设备
rxin-
输出IO Buffer
LVDS25E、MLVDS25E、BLVDS25E 等差分 I/O 终端匹配电阻网络请参见
UG289, Gowin 可编程通用管脚（GPIO）用户指南。
3.3.3 I/O 逻辑
图 3-13 为 GW1N 系列 FPGA 产品的 I/O 逻辑的输出部分。
图 3-13 I/O 逻辑输出示意图
TX
TRIREG
GND
SER
ISI
D
OREG
IODELAY
图 3-14 为 GW1N 系列 FPGA 产品的 I/O 逻辑的输入部分。
DS100-2.9
24(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
图 3-14 I/O 逻辑输入示意图
CI
DI
IREG
IODELAY
Q
IEM
IDES
Rate
Sel
Q0-Qn-1
表 3-3 端口介绍
端口名
I/O
描述
GCLK 输入信号。
不同封装器件中 GCLK 输入信号的数量请
分别参考 UG107, GW1N-1 器件 Pinout 手
册，UG169, GW1N-1S 器件 Pinout 手册，
UG174, GW1N-1P5 器件 Pinout 手册 ，
UG171,GW1N-2 器件 Pinout 手册，UG105,
GW1N-4 器 件 Pinout 手 册 及
UG114,GW1N-9 器件 Pinout 手册。
CI[1]
Input
DI
Input
IO 口低速输入信号，直接输入到 Fabric。
Q
Output
SDR 模块中 IREG 输出信号。
Q0-Qn-1
Output
DDR 模块中 IDES 输出信号。
注！
[1] 当 CI 作为 GCLK 输入使用时，DI、Q 及 Q0-Qn-1 不能作为 IO 输入输出使用。
GW1N 系列 FPGA 产品的 I/O 逻辑的组成模块说明如下：
延迟模块
图 3-15 为延迟模块 IODELAY。GW1N 系列 FPGA 产品的每个 I/O 都
包含 IODELAY 模块，总共提供 128(0~127)步的延迟，一步的延迟时间约
为 30 ps。
DS100-2.9
25(72)
3 结构介绍
3.3 输入输出模块
图 3-15 IODELAY 示意图
DI
DO
DLY UNIT
SDTAP
SETN
DF
DLY ADJ
VALUE
有两种控制延迟的方式：
静态控制；
动态控制，可与 IEM 模块一起使用来调节动态取样窗口，IODELAY 不
能同时用于输入和输出。
I/O 寄存器
图 3-16 为 GW1N 系列 FPGA 产品的 I/O 寄存器模块。GW1N 系列
FPGA 产品的每个 I/O 都提供可编程输入寄存器 IREG、输出寄存器 OREG
和高阻控制寄存器 TRIREG。
图 3-16 GW1N 的 I/O 寄存器示意图
D
Q
CE
CLK
SR
注！
CE 可以编程为低电平有效(0：enable)或高电平有效(1：enable)。
CLK 可以编程为上升沿触发或下降沿触发。
SR 可以编程为同步/异步的 SET/RESET 或无效(disable)。
寄存器可以编程为寄存器(register)或锁存器(latch)。
取样模块
取样模块(IEM)是用来取样数据边沿，用于通用 DDR 模式，如图 3-17
所示。
图 3-17 GW1N 的 IEM 示意图
CLK
D
RESET
DS100-2.9
LEAD
IEM
MCLK
LAG
26(72)
3 结构介绍
3.4 块状静态随机存储器模块
解串器 DES 模块
每个输入的 I/O 逻辑提供了简单的解串器 DES，丰富了 I/O 资源应用方
式。
串化器 SER 模块
每个输出的 I/O 逻辑提供了简单的串化器 SER 模块，丰富了 I/O 资源
应用方式。
3.3.4 I/O 逻辑工作模式
GW1N 系列 FPGA 产品的 I/O 逻辑支持多种工作模式。每一种工作模
式下，I/O(或 I/O 差分信号对)又可以配置成输出信号、输入信号、INOUT
信号及三态输出信号(带三态控制的输出信号)。
GW1N-1S 和 GW1N-9 的管脚都支持 I/O 逻辑。GW1N-1 的管脚
IOL6(A,B,C….J)和 IOR6(A,B,C….J)不支持 I/O 逻辑，其他管脚支持 I/O 逻
辑。GW1N-4 的管脚 IOL10(A,B,C….J)和 IOR10(A,B,C….J)不支持 IO 逻
辑，其他管脚支持 I/O 逻辑。GW1N-1P5、GW1N-2 的管脚 IOT2(A、B)、
IOT3A 不支持 I/O 逻辑，其它管脚支持 I/O 逻辑。
3.4 块状静态随机存储器模块
3.4.1 简介
GW1N 系列 FPGA 产品提供了丰富的块状静态随机存储器资源。这些
存储器资源按照模块排列，以行的形式，分布在整个 FPGA 阵列中。因此
称为块状静态随机存储器（BSRAM）。每个 BSRAM 可配置最高
18,432bits(18Kbits)。提供的操作模式包括：单端口模式 Single Port，双端
口模式 Dual Port，伪双端口模式 Semi Dual Port，只读存储器模式。
丰富的块状静态随机存储器资源为用户的高性能设计提供了保障。以下
是 BSRAM 提供的各种功能：
DS100-2.9
1 个模块最大容量为 18,432bits
时钟频率达到 190MHz
单端口模式 Single Port
双端口模式 Dual Port
伪双端口模式 Semi Dual Port
提供校验位 Parity Bits
提供只读存储器模式 ROM
数据宽度从 1 位到 36 位
多时钟操作模式 Mixed Clock Mode
多数据宽度模式 Mixed Data Width Mode
27(72)
3 结构介绍
3.4 块状静态随机存储器模块
在双字节以上的数据宽度支持字节使能功能 Enable Byte
正常读写 Normal Read and Write Mode
先读后写 Read-before-write Mode
通写 Write-through Mode
3.4.2 存储器配置模式
GW1N 系列 FPGA 产品的块状静态随机存储器可支持多种的数据宽
度，如表 3-4 所示。
表 3-4 存储器配置列表
单端口模式
双端口模式[1]
伪双端口模式
只读模式
16K x 1
16K x 1
16K x 1
16K x 1
8K x 2
8K x 2
8K x 2
8K x 2
4K x 4
4K x 4
4K x 4
4K x 4
2K x 8
2K x 8
2K x 8
2K x 8
1K x 16
1K x 16
1K x 16
1K x 16
512 x 32
-
512 x 32
512 x 32
2K x 9
2K x 9
2K x 9
2K x 9
1K x 18
1K x 18
1K x 18
1K x 18
512 x 36
-
512 x 36
512 x 36
注！
[1]GW1N-9/GW1N-1S 器件不支持双端口模式。
单端口模式
在单端口模式，BSRAM 可以在一个时钟沿对 BSRAM 进行读或写操
作。在写操作中，被写入的数据会传到 BSRAM 的输出。支持正常读写模
式(Normal-Write Mode)和通写模式(Write–through Mode)。当输出寄存器旁
路(Bypass)时，新数据出现在同一个时钟的上升沿。
关于单端口模式的端口框图及相关描述请参考 UG285，Gowin 存储器
(BSRAM & SSRAM)用户指南。
双端口模式
BSRAM 支持双端口模式，可对两个端口做如下操作：
两个端口同时读操作
两个端口同时写操作
任何一个端口的读和写
关于双端口模式的端口示意图及相关描述请参考 UG285，Gowin 存储
器(BSRAM & SSRAM)用户指南。
DS100-2.9
28(72)
3 结构介绍
3.4 块状静态随机存储器模块
伪双端口模式
伪双端口可支持同时的读和写操作。但是对同一个端口不能做读写操
作，只支持 A 端口写，B 端口读。
关于伪双端口模式的端口示意图及相关描述请参考 UG285，Gowin 存
储器(BSRAM & SSRAM)用户指南。
只读模式
BSRAM 可配置成只读存储器模式。用户可通过存储器初始化文件，通
过编程端口来初始化只读存储器。用户需要提供 ROM 中的内容，编入初始
化文件中。在器件上电编程时来完成初始化操作。
每个 BSRAM 可配置成一个 16Kbits ROM。关于只读模式的端口示意
图及详细描述请参考 UG285，Gowin 存储器(BSRAM & SSRAM)用户指
南。
3.4.3 存储器混合数据宽度配置
GW1N 系列 FPGA 产品的块状静态随机存储器模块可支持混合数据线
宽度操作。在双端口模式模式和伪双端口模式下，读和写的数据宽度可以不
同，但需要按照表 3-5 和表 3-6 的配置来应用。
表 3-5 双端口混合读写数据宽度配置列表[1],[2]
读端口
写端口
16K x 1
8K x 2
4K x 4
2K x 8
1K x 16
2K x 9
1K x 18
16K x 1
*
*
*
*
*
8K x 2
*
*
*
*
*
4K x 4
*
*
*
*
*
2K x 8
*
*
*
*
*
1K x 16
*
*
*
*
*
2K x 9
*
*
1K x 18
*
*
1K x 18
512 x 36
注！
[1]GW1N-1S 器件不支持双端口模式。
[2]标注为“*”的表示支持的模式。
表 3-6 伪双端口混合读写数据宽度配置列表
写端口
读端口
16K x 1
8K x 2
4K x 4
2K x 8
1K x 16
512 x 32
16K x 1
*
*
*
*
*
*
8K x 2
*
*
*
*
*
*
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2K x 9
29(72)
3 结构介绍
3.4 块状静态随机存储器模块
写端口
读端口
16K x 1
8K x 2
4K x 4
2K x 8
1K x 16
512 x 32
2K x 9
1K x 18
512 x 36
4K x 4
*
*
*
*
*
*
2K x 8
*
*
*
*
*
*
1K x 16
*
*
*
*
*
*
512x32
*
*
*
*
*
*
2K x 9
*
*
*
1K x 18
*
*
*
注！
标注为“*”的表示支持的模式。
3.4.4 字节使能功能配置
BSRAM 支持字节使能（byte-enable）功能。可以遮蔽输入数据，只让
被选择到的字节写入。而被遮蔽的数据能继续保留。读/写使能信号(WREA,
WREB)，及 byte-enable 参数选项用于控制 BSRAM 的写操作。
3.4.5 校验位功能配置
所有的块状静态随机存储器模块 BSRAM 内置了校验位的配置。每个
字节的第 9 位可用来做校验位，也可以用来存储数据。
3.4.6 同步操作
所有的块状静态随机存储器模块的输入寄存器支持同步写入；
输出寄存器可用作流水线寄存器提高用户的设计性能；
输出寄存器可旁路 bypass-able。
3.4.7 上电情况
BSRAM 支持上电时静态随机存储器初始化。在上电过程中，BSRAM
处于待机状态，所有数据输出为 0。此状态也适用于只读存储器模式
ROM。
3.4.8 BSRAM 操作模式
BSRAM 支持 5 种操作模式，包括 2 种读操作模式(旁路模式 Bypass
Mode，流水线读模式 PipelineRead Mode)和 3 种写操作模式(正常写模
式：Normal-write Mode，通写模式：Write-through Mode，先读后写模
式：Read-before-write Mode)。
读操作模式
从 BSRAM 读出数据通过输出寄存器输出或不通过输出寄存器输出。
DS100-2.9
30(72)
3 结构介绍
3.4 块状静态随机存储器模块
流水线模式
在同步写入存储器时，使用输出寄存器。此模式可支持数据宽度最大
36 位。
旁路模式
不使用输出寄存器，数据保留在存储器(Memory Array)的输出。
图 3-18 单端口、伪双端口及双端口模式下的流水线模式
AD
Input
Register
DI
WRE
Memory
Array
Pipeline
Register
DO
CLK
OCE
Input
Register
CLKA
Input
Register
DIA
ADA
ADB
Memory
Array
CLKB
Pipeline
Register
OCEB
DOB
DIA
ADA
WREA
DIB
Input
Register
Input
Register
Memory
Array
CLKA
OCEA
ADB
WREB
CLKB
Pipeline
Register
Pipeline
Register
DOA
DOB
OCEB
写操作模式
正常写模式
对一个端口进行正常写操作，此端口的输出数据不变。写入数据不会出
现在读端口。
通写模式
DS100-2.9
31(72)
3 结构介绍
3.4 块状静态随机存储器模块
在此模式下，对一个端口进行写操作时，写入数据会出现在此端口的输
出。
先读后写模式
在此模式下，对一个端口进行写操作时，原来的数据会出现在此端口的
输出，写入数据会存入相应单元。
3.4.9 时钟模式
表 3-7 中列出了不同 BSRAM 模式下可使用的时钟模式：
表 3-7 时钟模式配置列表
时钟模式
双端口模式[1]
伪双端口模式
单端口模式
独立时钟模式
Yes
No
No
读/写时钟模式
Yes
Yes
No
单端口时钟模式
No
No
Yes
注！
[1]GW1N-1S 器件不支持双端口模式。
独立时钟模式
图 3-19 显示了在双端口模式下的独立时钟使用模式，每个端口各有一
个独立时钟。CLKA 信号控制了端口 A 的所有寄存器，CLKB 信号控制了端
口 B 的所有寄存器。
图 3-19 独立时钟模式
WREA
WREB
Input
Register
Input
Register
ADA
DIA
ADB
Memory
Array
CLKA
DOA
DIB
CLKB
Output
Register
Output
Register
WREA
WREB
DOB
读写时钟模式
图 3-20 显示了在伪双端口模式下的读写时钟使用模式。每个端口各有
一个时钟。写时钟(CLKA)信号控制了端口 A 的写入数据、写地址和读/写使
能信号。读时钟(CLKB)信号控制了端口 B 的读出数据、读地址和读使能信
号。
DS100-2.9
32(72)
3 结构介绍
3.5 用户闪存资源(GW1N-1 和 GW1N-1S)
图 3-20 读写时钟模式
Input
Register
CLKA
Input
Register
Memory
Array
CLKB
Pipeline
Register
单端口时钟模式
图 3-21 显示了单端口时钟模式。
图 3-21 单端口时钟模式
WRE
DI
AD
Input
Register
Memory
Array
CLK
DO
Output
Register
WRE
3.5 用户闪存资源(GW1N-1 和 GW1N-1S)
GW1N-1 和 GW1N-1S 提供 12 Kbytes（48 page x 256 Bytes）的用户
闪存资源(User Flash)，主要特性如下所示：
100,000 次写寿命周期
超过 10 年的数据保存能力(+85℃)
可选的数据输入输出位宽 8/16/32
页存储空间：256 Bytes
3μA 待机电流
页写入时间：8.2ms
关于 GW1N-1 和 GW1N-1S 用户闪存资源详细信息，请参考 UG295，
Gowin 闪存资源(User Flash)用户指南。
DS100-2.9
33(72)
3 结构介绍
3.6 用户闪存资源(GW1N-1P5/2/4/9)
3.6 用户闪存资源(GW1N-1P5/2/4/9)
GW1N-1P5/2/4/9 器件提供用户闪存资源(User Flash)，GW1N-1P5/2
的用户闪存资源容量为 96Kbits，GW1N-4 的用户闪存资源容量为
256Kbits，GW1N-9 的用户闪存资源容量为 608Kbits。用户闪存资源由行
存储和列存储单元组成，一行由 64 个列存储单元组成，列存储单元的容量
为 32bits，行存储单元的容量为 64*32=2048 bits。擦除操作支持页擦除，
一页的容量为 2048 字节，即一页包含 8 行。特性如下所示：
10,000 次写寿命周期
超过 10 年的数据保存能力(+85℃)
数据位宽：32
GW1N-1P5/2 容量：48 行*64 列*32 = 96Kbits
GW1N-/4 容量：128 行*64 列*32 = 256Kbits
GW1N-9 容量：304 行*64 列*32 = 608Kbits
页擦除能力：2,048 字节
快速页擦除/字编程操作
时钟频率：40MHz
字编程时间：≤16μs
页擦除时间：≤120ms
电流
-
读电流/持续时间：2.19mA/25ns (VCC) & 0.5mA/25ns (VCCX)(MAX)
-
编程/擦除操作：12/12mA(MAX)
关于 GW1N-1P5/2/4/9 器件用户闪存资源详细信息，请参考 UG295，
Gowin 闪存资源(User Flash)用户指南。
3.7 数字信号处理模块
GW1N-4/9 器件中具有丰富的 DSP 模块资源。高云半导体的 DSP 解
决方案可满足用户的高性能数字信号处理需求，如 FIR、FFT 设计等。DSP
具有时序性能稳定、资源利用率高、功耗低等优点。
DSP 支持下列功能：
DS100-2.9
3 种宽度乘法器（9-bit，18-bit，36-bit）
54-bit 的算术/逻辑运算单元
多个乘法器可级联以增加数据宽度
桶形移位器(Barrel Shifter)
通过反馈信号做自适应滤波(Adaptive filtering through signal feedback)
运算可以自动取正(Computing with options of rounding to positive
number or prime number)
支持寄存器输出和旁路输出
34(72)
3 结构介绍
3.7 数字信号处理模块
3.7.1 宏单元
GW1N 的 DSP 模块排列以行的形式分布在整个 FPGA 阵列中。每个
DSP 模块占用 9 个 CFU 的位置。每个 DSP 包含两个宏单元，每个宏单元
包含两个前加法器(pre-adders)，两个 18 位的乘法器(multipliers)，和一个
三输入的算术/逻辑运算单元(ALU54)。
前加器
DSP 宏单元包含两个前加器，实现预加、预减和移位功能。
前加器位于宏单元的最前端，有两个输入端：
并行 18-bit 输入 B 或 SBI；
并行 18-bit 输入 A 或 SIA。
注！
每个输入端都支持寄存器模式和旁路模式。
高云半导体 FPGA 产品的前加器可以作为功能模块单独使用，支持 9bit 位宽和 18-bit 位宽。
乘法器
乘法器(multipliers)位于前加器之后，用来实现乘法运算。乘法器可以
配置为 9 x 9、18 x 18、36 x 18 或 36 x 36，输入端和输出端均支持寄存器
模式和旁路模式。一个宏单元支持的配置模式包括：
一个 18 x 36 乘法器
两个 18 x 18 乘法器
四个 9 x 9 乘法器
注！
两个宏单元可以配置成一个 36 x 36 乘法器。
算术运算单元
每个 DSP 宏单元包含一个 54 位 ALU54，是对乘法器功能的进一步加
强，输入端和输出端均支持寄存器模式和旁路模式。支持的功能包括：
乘法器输出数据/0、数据 A 和数据 B 的加法/减法运算；
乘法器输出数据/0、数据 B 和进位 C 的加法/减法运算；
数据 A、数据 B 和进位 C 的加法/减法运算。
3.7.2 DSP 操作模式配置
乘法器(multiplier)模式
乘法累加器(accumulator)模式
乘法求和累加器模式
关于数字信号处理模块更多详细信息，请参考 UG287，Gowin 数字信
DS100-2.9
35(72)
3 结构介绍
3.8MIPI D-PHY(GW1N-2)
号处理器(DSP)用户指南。
3.8 MIPI D-PHY(GW1N-2)
3.8.1 硬核 MIPI D-PHY RX
GW1N-2 器件包含硬核 MIPI D-PHY RX，支持标准《MIPI Alliance
Standard for D-PHY Specification》，版本 2.1。该 D-PHY 适用于串行显示
接口（Display Serial Interface，DSI）和和串行摄像头接口（Camera
Serial Interface，CSI-2）。主要特性如下：
支持单向高速(HS，High-speed)模式，传输速率最高可达 8 Gbps (四个
数据通道)。
支持最多四个数据通道和一个时钟通道。
支持双向低功耗(LP，Low-power)操作模式，数据传输速率为
10Mbps。
支持高速同步、位和通道对齐
支持 MIPI D-PHY RX 1:8 模式与 1:16 模式。
支持 MIPI DSI 和 MIPI CSI-2 链路层。
IO Bank6 支持 MIPI D-PHY RX。
更多详细信息请参考 IPUG778, Gowin GW1N-2 Hardened MIPI DPHY RX 用户指南。
3.8.2 多功能高速 FPGA IO 支持 MIPI D-PHY RX/TX
GW1N-2 器件同时提供多功能高速 FPGA IO，支持 MIPI D-PHY RX
TX 接口，适用于串行显示接口（Display Serial Interface，DSI）和串行摄
像头接口（Camera Serial Interface，CSI-2），用于接收或发送图像或视频
数据，MIPI D-PHY 为其提供物理层定义。主要特性如下：
DS100-2.9
支持标准《MIPI Alliance Standard for D-PHY Specification》，版本
1.2。
支持高速 RX 和 TX 器件接口，传输速率最高可达 6 Gbps。
支持最多四个数据通道和一个时钟通道。
支持多 PHY (IO 允许的情况下)
支持双向低功耗(LP，Low-power)操作模式。
支持 MIPI DSI 和 MIPI CSI-2 链路层
支持高速同步、位和通道对齐
支持 MIPI D-PHY RX 1:8 模式与 1:16 模式。
支持 ELVDS、TLVDS、SLVS200、LVDS 和 MIPI D-PHY IO 等 IO
Type。
IO Bank0、IO Bank3、IO Bank4、IO Bank5 支持 MIPI D-PHY TX(支
持动态 ODT)
36(72)
3 结构介绍
3.9 时钟
IO Bank2 支持 MIPI D-PHY RX (支持动态 ODT)
更多详细信息请参考 IPUG948，Gowin MIPI D-PHY RX TX Advance
用户指南。
3.9 时钟
时钟资源及布线对 FPGA 高性能的应用至关重要。GW1N 系列 FPGA
产品提供了专用全局时钟(GCLK)，直接连接到器件的所有资源。除了
GCLK 资源，还提供了高速时钟 HCLK 资源。此外，还提供了锁相环(PLL)
等时钟资源。
关于全局时钟、高速时钟及锁相环的更多详细信息，请参考 UG286，
Gowin 时钟资源(Clock)用户指南。
3.9.1 全局时钟
GCLK 在器件中按象限分布，每个象限提供 8 个 GCLK 网络。GCLK
的可选时钟源包括专用的时钟输入管脚和普通布线资源，使用专用的时钟输
入管脚具有更好的时钟性能。
3.9.2 锁相环
锁相环路是一种反馈控制电路，简称锁相环（PLL，Phase-locked
Loop）。利用外部输入的参考时钟信号控制环路内部振荡信号的频率和相
位。
GW1N 的 PLL 模块能够提供可以综合的时钟频率，通过配置不同的参
数可以进行时钟的频率调整(倍频和分频)、相位调整、占空比调整等功能。
3.9.3 高速时钟
GW1N 系列 FPGA 产品的高速时钟 HCLK 可以支持 I/O 完成高性能数
据传输，是专门针对源时钟同步的数据传输接口而设计的，如图 3-22、图
3-23、图 3-24、图 3-25 及图 3-26 所示。
注！
GW1N-1 和 GW1N-4 的高速时钟资源特性相同，GW1N-1S 和 GW1N-9 的高速时钟资源特
性相同。
DS100-2.9
37(72)
3 结构介绍
3.9 时钟
图 3-22 GW1N-1 HCLK 示意图
I/O Bank0
R
I/O Bank1
I/O Bank3
L
I/O Bank2
IO Bank
HCLK
图 3-23 GW1N-1P5/GW1N-2 HCLK 示意图
I/O Bank0
I/O Bank5
T
R
I/O Bank4/3
I/O Bank1
L
B
I/O Bank2
IO Bank
DS100-2.9
HCLK
38(72)
3 结构介绍
3.9 时钟
图 3-24 GW1N-4 HCLK 示意图
I/O Bank0
R
I/O Bank1
I/O Bank3
L
I/O Bank2
IO Bank
HCLK
图 3-25 GW1N-9 HCLK 示意图
I/O Bank0
R
I/O Bank1
I/O Bank3
L
I/O Bank2
IO Bank
DS100-2.9
HCLK
39(72)
3 结构介绍
3.10 长线
图 3-26 GW1N-1S HCLK 示意图
I/O Bank0
I/O Bank1
T
IO Bank
I/O Bank2
R
HCLK
3.10 长线
作为对 CRU 的有效补充，GW1N 系列 FPGA 产品提供了灵活丰富的
长线资源，适用于时钟、时钟使能、置复位或其它高扇出的信号。
3.11 全局复置位
GW1N 系列 FPGA 产品中包含一个专用的全局复置位网络，直接连接
到器件的内部逻辑，可用作异步/同步复位或异步/同步置位，CFU 和 I/O 中
的寄存器均可以独立配置。
3.12 编程配置
GW1N 系列 FPGA 产品支持 SRAM 编程和 Flash 编程。Flash 编程模
式既支持片内 Flash 编程也支持片外 Flash 编程。GW1N 器件支持 DUAL
BOOT 模式，为用户提供了一种备份选择，用户可以根据自身需要将配置
数据备份在外部 Flash 中。
GW1N 系列 FPGA 产品除了支持业界通用的 JTAG 配置模式外，还支
持高云半导体特有的 GowinCONFIG 配置模式，支持多达 7 种模式：AUTO
BOOT、SSPI、MSPI、DUAL BOOT、SERIAL、CPU 和 I2C Slave。所有
器件均支持 JTAG 和 AUTO BOOT 模式。
详细信息请参见 UG290, Gowin FPGA 产品编程配置手册。
SRAM 编程
GW1N 系列 FPGA 产品的 SRAM 编程，每次上电后需要重新下载配置
数据。
Flash 编程
Flash 编程的配置数据存放在片内 Flash 单元。上电后，配置数据从片
DS100-2.9
40(72)
3 结构介绍
3.13 片内晶振
内 Flash 单元传送到 SRAM 配置单元。在上电后的几个毫秒内就可以完成
数据的配置，这种配置方式也称为“快速启动/瞬时启动”。
GW1N 系列 FPGA 产品部分器件支持背景升级，即器件支持在不影响
现有工作状态的情况下通过 JTAG 或 I2C 接口编程片内 Flash 或外部 Flash
的操作，编程过程中器件可以按照原有的配置正常工作，编程完成后，低电
平触发 RECONFIG_N[1]即可完成在线升级。此特性适合应用于在线时间长
但又需要不定期升级的场所。
注！
[1] RECONFIG_N 作为配置管脚时，类型为输入，具有内部弱上拉，但作为 GPIO 时，只能
用作 output 类型。更多详细信息，请参见 UG290, Gowin FPGA 产品编程配置手册。
此外，GW1N 系列 FPGA 产品还支持外部 Flash 编程模式和双启动模
式。更多详细信息，请参见 UG290, Gowin FPGA 产品编程配置手册。
3.13 片内晶振
GW1N 系列 FPGA 产品内嵌了一个可编程片内晶振，支持 2.5MHz 到
125MHz 的时钟频率范围。片内晶振提供可编程的用户时钟，时钟精度可达
±5%，编程过程中为 MSPI 编程模式提供时钟源。
片内晶振还可以为用户设计提供时钟源，通过配置工作参数，可以获得
多达 64 种时钟频率。
GW1N-1/1S 器件的片内晶振输出时钟频率计算公式为:
fout=240MHz/Param。
GW1N-1P5/2/9 器件的片内晶振输出时钟频率计算公式为:
fout=250MHz/Param。
GW1N-4 器件的片内晶振输出时钟频率计算公式为:
fout=210MHz/Param。
注！
除数 Param 为配置参数，范围为 2~128，只支持偶数。
表 3-8、表 3-9 及表 3-10 列举了片内晶振的部分频率，如默认频率、
最大频率和某些参数的输出小数的频率。
表 3-8 GW1N-4 片内晶振的部分输出频率选项
DS100-2.9
模式
频率
模式
频率
模式
频率
0
2.1MHz[1]
8
6.6MHz
16
13.1MHz
1
4.6MHz
9
7MHz
17
15MHz
2
4.8MHz
10
7.5MHz
18
17.5MHz
3
5MHz
11
8.1MHz
19
21MHz
4
5.3MHz
12
8.8MHz
20
26.3MHz
5
5.5MHz
13
9.5MHz
21
35MHz
41(72)
3 结构介绍
3.13 片内晶振
模式
频率
模式
频率
模式
频率
6
5.8MHz
14
10.5MHz
22
52.5MHz
7
6.2MHz
15
11.7MHz
23
105MHz[2]
表 3-9 GW1N-1P5/2/9 片内晶振的部分输出频率选项
模式
频率
模式
频率
模式
频率
0
2.5MHz[1]
8
7.8MHz
16
15.6MHz
1
5.4MHz
9
8.3MHz
17
17.9MHz
2
5.7MHz
10
8.9MHz
18
21MHz
3
6.0MHz
11
9.6MHz
19
25MHz
4
6.3MHz
12
10.4MHz
20
31.3MHz
5
6.6MHz
13
11.4MHz
21
41.7MHz
6
6.9MHz
14
12.5MHz
22
62.5MHz
7
7.4MHz
15
13.9MHz
23
125MHz[2]
表 3-10 GW1N-1/1S 片内晶振的部分输出频率选项
模式
频率
模式
频率
模式
频率
0
2.4MHz[1]
8
7.5MHz
16
15MHz
1
5.2MHz
9
8MHz
17
17MHz
2
5.5MHz
10
8.6MHz
18
20MHz
3
5.7MHz
11
9MHz
19
24MHz
4
6MHz
12
10MHz
20
20MHz
5
6.3MHz
13
11MHz
21
40MHz
6
6.7MHz
14
12MHz
22
60MHz
7
7MHz
15
13MHz
23
120MHz[2]
注！
DS100-2.9
[1]默认输出频率。
[2]不适用于 MSPI 编程模式。
42(72)
4 电气特性
4.1 工作条件
4
电气特性
注！
建议在推荐的工作条件及工作范围内使用高云半导体器件，超出工作条件及工作范围的数据
仅供参考，高云半导体不保证所有器件都能在超出工作条件及工作范围的情况下正常工作。
4.1 工作条件
4.1.1 绝对最大范围
表 4-1 绝对最大范围
名称
描述
最小值
最大值
LV 版本核电压
-0.5V
1.32V
UV 版本核电压
-0.5V
3.75V
VCCO
I/O Bank 电压
-0.5V
3.75V
VCCX
辅助电压
-0.5V
3.75V
Storage Temperature
储存温度
-65℃
+150℃
Junction Temperature
结温
-40℃
+125℃
VCC
4.1.2 推荐工作范围
表 4-2 推荐工作范围
名称
描述
最小值
最大值
LV 版本核电压
1.14V
1.26V
VCC
UV 版本核电压
1.71V
3.6V
VCCO
I/O Bank 电压
1.14V
3.6V
辅助电压(GW1N-4/9)
2.375V
3.6V
辅助电压(GW1N-1P5/2)
1.71V
3.6V
结温(商业级)
0℃
+85℃
VCCX
TJCOM
DS100-2.9
43(72)
4 电气特性
4.1 工作条件
名称
描述
最小值
最大值
TJIND
结温(工业级)
-40℃
+100℃
注！
某些封装中 VCCO 和 VCCX 可能共用一个管脚，这种情况下必须要优先满足 VCCX 的要求。
详细的器件供电电压信息请参考 UG107, GW1N-1 器件 Pinout 手册，UG169, GW1N-1S
器件 Pinout 手册，UG174, GW1N-1P5 器件 Pinout 手册， UG171,GW1N-2 器件 Pinout
手册，UG105, GW1N-4 器件 Pinout 手册及 UG114,GW1N-9 器件 Pinout 手册。
4.1.3 电源上升斜率
表 4-3 电源上升斜率
名称
描述
器件
最小值
典型值
最大值
TRAMP
内核电压上升斜率
GW1N-1/GW1N-1S
1.2mV/μs
-
40mV/μs
GW1N- 1P5/2/4/9
0.6mV/μs
-
6mV/μs
TRAMP_VCCx
VCCX 上升斜率
GW1N
0.6mV/μs
-
10mV/us
TRAMP_VCCO
VCCO 上升斜率
GW1N
0.6mV/μs
-
10mV/us
条件
I/O 类型
最大值
01,000V
HBM>1,000V
-
LQ100X
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
-
-
LQ144
HBM>1,000V
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
LQ144X
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
LQ144F
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
EQ144
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
LQ176
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
EQ176
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
MG100
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
MG100T
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
MG49
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
MG121
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
MG121X
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
MG132
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
DS100-2.9
45(72)
4 电气特性
4.2ESD 性能
器件
GW1N-1
GW1N-1P5
GW1N-2
GW1N-4
GW1N-9
GW1N-1S
MG132X
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
-
MG132H
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
MG160
-
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
MG196
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
PG256
-
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
PG256M
-
-
-
HBM>1,000V
-
-
UG169
-
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
UG256
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
UG332
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
QN32X
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
QN32
HBM>1,000V
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
-
QN48
HBM>1,000V
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
QN48H
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
QN48F
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
QN48X
-
HBM>1,000V
-
-
-
-
CS30
HBM>1,000V
-
-
-
-
HBM>1,000
V
CS42
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
CS42H
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
CS72
-
-
-
HBM>1,000V
-
-
CS81M
-
-
-
-
HBM>1,000V
-
CS100H
-
-
HBM>1,000V
-
-
-
QN88
-
-
HBM>1,000V
HBM>1,000V
HBM>1,000V
-
FN32
-
-
-
-
-
HBM >1,000
V
表 4-7 GW1N ESD – CDM
器件
GW1N-1
GW1N-1P5
GW1N-2
GW1N-4
GW1N-9
GW1N-1S
LQ100
CDM>500V
-
CDM>500V
CDM>500V
CDM>500V
-
LQ100X
-
CDM>500V
CDM>500V
-
-
-
LQ144
CDM>500V
-
CDM>500V
CDM>500V
CDM>500V
-
LQ144X
-
-
CDM>500V
-
-
-
LQ144F
-
-
CDM>500V
-
-
-
DS100-2.9
46(72)
4 电气特性
4.2ESD 性能
器件
GW1N-1
GW1N-1P5
GW1N-2
GW1N-4
GW1N-9
GW1N-1S
EQ144
-
-
-
CDM>500V
CDM>500V
-
LQ176
-
-
-
-
CDM>500V
-
EQ176
-
-
-
-
CDM>500V
-
MG49
-
-
CDM>500V
-
-
-
MG100
-
-
-
-
CDM>500V
-
MG121
-
-
CDM>500V
-
-
-
MG121X
-
-
CDM>500V
-
-
-
MG132
-
-
CDM>500V
-
-
-
MG132X
-
-
CDM>500V
CDM>500V
-
-
MG132H
CDM>500V
MG160
-
-
-
CDM>500V
CDM>500V
-
MG196
-
-
-
-
CDM>500V
-
-
-
-
-
CDM>500V
MG100T
PG256
-
-
-
CDM>500V
CDM>500V
-
PG256M
-
-
-
CDM>500V
-
-
CDM>500V
CDM>500V
UG169
-
UG256
-
-
-
-
CDM>500V
-
UG332
-
-
-
-
CDM>500V
-
QN32
CDM>500V
-
CDM>500V
CDM>500V
-
-
QN32X
-
-
CDM>500V
-
-
-
QN48
CDM>500V
-
CDM>500V
CDM>500V
CDM>500V
-
QN48H
-
-
CDM>500V
-
-
-
QN48F
-
-
-
-
CDM>500V
-
QN48X
-
CDM>500V
-
-
-
-
CS30
CDM>500V
-
-
-
-
CDM>500V
CS42
-
-
CDM>500V
-
-
-
CS42H
-
-
CDM>500V
-
-
-
CS72
-
-
CDM>500V
-
-
CS81M
-
-
-
-
CDM>500V
-
CS100H
-
-
CDM>500V
-
-
-
QN88
-
-
CDM>500V
CDM>500V
CDM>500V
-
FN32
-
-
-
-
-
CDM>500V
DS100-2.9
47(72)
4 电气特性
4.3DC 电气特性
4.3 DC 电气特性
4.3.1 推荐工作范围 DC 电气特性
表 4-8 推荐工作范围条件下 DC 电气特性
名称
描述
条件
最小值
典型值
最大值
I/O 输 入 漏 电 流
(Input
or
I/O
leakage)
VCCO
工商网监
湘ICP备2023018690号
