复旦微 JFM7 vs AMD/Xilinx 7 シリーズ：中国 FPGA は本当にドロップイン置換できるのか
過去 2 年 Duyuan Electronics が最もよく受ける質問の一つ：「以前 Xilinx XC7K325T を使っていて、今中国ベースの置換が必要。复旦微 JFM7K325T は直接ドロップインできる？コードはどれだけ変える？PCB 再設計は必要？性能はどれだけ落ちる？」本稿は复旦微 JFM7 シリーズと AMD/Xilinx 7 シリーズの主流 3 モデルペアを並べ、「ドロップイン置換」がどこまで本当かを正確に説明する。
1. JFM7 とは何か：新設計ではなく、7 シリーズのライセンス版中国バージョン
背景から始める。复旦微の JFM7 シリーズは Xilinx 7 シリーズ Kintex / Virtex アーキをベースにした中国 FPGA だ。ゼロから設計した全新アーキではなく、28nm Kintex-7 / Virtex-7 アーキの中国再設計・プロセス移植版で、ロジックセル、DSP、BRAM、GTX/GTH トランシーバ、PCIe ハードブロック、設定インターフェースを元の Xilinx 部品と 1 対 1 に保つ。
これは 2 つを意味する：
- ツールチェーン互換：JFM7 は Xilinx Vivado で合成、配置、配線、ビットストリーム生成ができる。プロジェクトファイルは基本的に直接移行可能——EDA ツールを替える必要がない
- ピン配置：JFM7K325T の BGA パッケージ、バンク割り当て、高速ピン位置は XC7K325T と一致し、既存 PCB 設計がピンツーピン置換を達成できる
この 2 点が「中国置換」が立つ物理的基盤だ。もし中国 FPGA へ差し替えるたびに新しい EDA スイートを学び、PCB を描き直し、信号整合をやり直すなら、それは置換ではなく新製品の開発だ。JFM7 の価値はまさにここに——Kintex-7 上で積み重ねた設計資産をすべて再利用できる。
2. 並べて比較：主流 3 モデルペア
Duyuan Electronics が現在提供する 3 枚の中国開発ボードは、AMD/Xilinx 7 シリーズで最もよく使われる 3 つのチップに正確に対応する。パラメータ比較：
| パラメータ | JFM7K325T / XC7K325T | JFM7K410T / XC7K410T | JFM7VX690T / XC7VX690T |
|---|---|---|---|
| 位置づけ | ミドル Kintex-7 | ハイ Kintex-7 | フラッグシップ Virtex-7 |
| プロセス | 28nm（同） | 28nm（同） | 28nm（同） |
| ロジックセル | 326K | 406K | 693K |
| LUT | 50,950 | 63,550 | 108,300 |
| DSP スライス | 840 | 1,540 | 3,600 |
| Block RAM | 16 Mb | 28.6 Mb | 52.9 Mb |
| 高速トランシーバ | 16 × GTX @ 6.6G | 16 × GTX @ 6.6G | 36 × GTH @ 12.5G |
| PCIe ハードブロック | Gen2 x8 | Gen2 x8 | Gen2 x8 |
| パッケージ | FCBGA900 | FFG1156 | FFG1761 |
| ツールチェーン | Vivado 互換 | Vivado 互換 | Vivado 互換 |
| 温度グレード | 産業 -40~85°C | 産業 -40~85°C | 産業 -40~85°C |
表を見れば、3 ペアのコア資源パラメータはまさに 1 対 1：ロジック容量、DSP 数、BRAM サイズ、トランシーバ数、PCIe ハードブロックバージョンがすべて一致。これは「だいたい似ている」のではなく、元部品のアーキテクチャ的再現なのだ。
3. 本当の差は仕様書にない——この 4 つにある
仕様書が同一だからといって「まったく差がない」わけではない。中国置換をするとき、本当に気にすべきは次の 4 つだ：
差 1：スピードグレードと最大周波数——JFM7 は通常 -2 まで、-3 はない
元の Xilinx 部品は -1 / -2 / -3 スピードグレードを持ち、-3 が最速。JFM7 は現在産業 -2 スピードグレードを主流とする。つまり元設計がタイミング余裕タイトな -3 ビンで走っている（例：GTX を 10.3Gbps 限界まで追い込む、内部ロジックを 350MHz 超で回す）なら、JFM7 へ替えた際にタイミング収束の最適化が要るかもしれない。大多数の産業応用は -2 グレードで問題なく動く；高速シリアルや高頻度取引を行う顧客はこの点を慎重に評価すべき。
差 2：IO 電圧とバンク互換——3.3V バンクあり、HP バンクは要確認
Kintex-7 の HP（High Performance）バンクは最大 1.8V/1.9V まで、HD（High Density）バンクは 2.5V/3.3V をサポート。JFM7 のバンク電気特性は Xilinx と一致するが、JFM7 データシートをバンクごとに確認し、どのバンクが HP でどれが HD かを確認すべき。Duyuan ボードはあらかじめ常用バンクのレベルを可変抵抗で設定済みで、ユーザはバンク電圧調整ピンで 1.8V / 2.5V / 3.3V を切り替えられる。
差 3：ADC（XADC）とアナログブロック——精度グレードは同じ、だが工場校正データは別
Xilinx 7 シリーズは XADC（12-bit 1MSPS アナログ収録）を内蔵し、JFM7 もこのブロックを保つ。アナログチャネル数、サンプルレート、分解能は同一。だが工場校正係数（オフセット/ゲイン誤差）は各チップへ独立に書き込まれるため、移行時は元 Xilinx チップの校正値を使い回さず、JFM7 の EFUSE から読み直さねばならない。精密計測を行う顧客はソフトロジックのこの部分を適応させる必要がある。
差 4：パッケージと機構——BGA ボール位置は一致、ただしサーマルパッドは再確認
JFM7 の BGA パッケージ寸法、ボールピッチ、ピン配置は元 Xilinx 部品と一致し、PCB ランドは互換可能。だがダイ中央の露出サーマルパッド（EP）サイズと熱抵抗 θ_JA はわずかに異なることがある。元設計がヒートシンクや強制空冷を使うなら、熱シミュレーションをやり直すことを推奨。Duyuan ボードはデフォルトでファンレス出荷（自然対流 + 大銅箔）；量産で顧客は電力予算に応じて能動冷却を追加できる。
4. 中国 FPGA を選ばねばならないとき、Xilinx のままでよいとき
差が明確になったところで、率直な選定推奨を示す。
JFM7 中国 FPGA が必須のシナリオ
- 信創 / 高信頼機器 / 電力 / 鉄道交通 / 医療機器認証：完全な中国サプライチェーンが要るなら、JFM7 で行くしかない
- Xilinx 7 シリーズが品切れまたはリードタイム > 52 週：2024 年以降 7 シリーズは国際市場でたびたび品切れと値上げに見舞われ、JFM7 は安定供給の道
- ライフサイクルの長い製品（10–15 年）：Xilinx 7 シリーズは EOL カウントダウン段階、JFM7 は製品を生かし続ける中国ベースの道
- コスト重視の量産製品：フルボード JFM7 ソリューションは元 Xilinx 部品に対し明確な価格アドバンテージがある
Xilinx のままがよいシナリオ
- すでに -3 スピードグレード限界で動作中：JFM7 は現状 -2 まで、タイミングがタイトになる
- Xilinx 固有 IP を使用中（JESD204 ハードブロック、Aurora 64B/66B 有償 IP など）：これらの IP について JFM7 のライセンスと互換性を確認する必要がある
- 中国コンプライアンス要件のない海外販売：コンプラ要件がなければ、Xilinx 生態系が依然として成熟
- 高速反復が必要なプロトタイプ段階：まず Xilinx ツールチェーンで検証し、設計が凍結してから JFM7 へ移行
5. Duyuan の 3 枚の中国ボードからどれを選ぶか
Duyuan Electronics は JFM7 シリーズに 3 ティアの開発ボードを構築し、産業量産からハイエンド中国設計までをカバー：
- DUK7325T V1.0（$1,231）：JFM7K325T、326K LC / 840 DSP / 16 GTX——産業制御、プロトコル変換、映像処理のコスパ選択
- DUK7410T V1.0（$1,538）：JFM7K410T、406K LC / 1,540 DSP / 28.6 Mb BRAM——信号処理、高速収録、より多くの演算を要するプロジェクト向け
- DUF7690T V1.0（$3,846）：JFM7VX690T、693K LC / 36 GTH @ 12.5G / FMC×3 / QSFP 40G——ハイエンド中国設計、レーダ/ソフトウェア無線/超高速収録向け
3 枚は最適化された共通基盤を共有：PCIe 2.0 x8（他社オリジナルは x2 しか配線していない；当社は PCIe ハードブロックをフル活用）、4GB DDR3、FMC HPC 拡張、HDMI 4K 入出力、2×SFP+ とギガビットイーサネット、完全な回路図・PCB プロジェクト・Vivado サンプル付属。顧客は元の Xilinx Kintex-7 プロジェクトを JFM7 ボード上で直接走らせ、中国移行検証を行える。
中国置換とは「動くものを見つける」ことではなく、「すでに検証済みの設計資産を、性能と供給を保証したままスムーズに移す」ことだ。JFM7 の価値は、まさにその道に最も近い中国 FPGA である点——Vivado プロジェクト、HDL コード、PCB の大半を捨てずに済む。
