检索结果-南通市图书馆

功能材料与器件学报 2022年第3期28卷 200-211页

作者：兰峻陈振杰郭昊玥李毅达沈美毛伟周生明靳超冯圣中张国飙广东省三维集成工程研究中心深圳518000 南方科技大学深港微电子学院深圳518000 南方科技大学前沿与交叉科学研究院深圳518000 国家超级计算深圳中心深圳518000

本文综述了反熔丝在现场可编程门阵列(FPGA)和一次可编程存储器(OTP)中的应用,以及未来作为三维通用人工智能(3D-AI)推理处理器的前景。本文还对反熔丝ON态的导通和老化机理进行了分析,并建立了紧凑模型和失效模型。

关键词：反熔丝导通机理老化机理 FPGA OTP 3D-AI处理器

反熔丝FPGA器件抗辐照性能测试及方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝FPGA器件抗辐照性能测试及方法研究

作者：于祥苓西安电子科技大学

学位级别：硕士

随着我国对空天和国防领域的日益重视,低功耗、高可靠性、高保密性的反熔丝型FPGA器件已广泛的使用在航空航天和武器装备系统中。但因为宇宙射线和电磁干扰的影响,可能导致使用在航空航天和武器领域的FPGA器件因为高能粒子的辐射而产生... 详细信息

随着我国对空天和国防领域的日益重视,低功耗、高可靠性、高保密性的反熔丝型FPGA器件已广泛的使用在航空航天和武器装备系统中。但因为宇宙射线和电磁干扰的影响,可能导致使用在航空航天和武器领域的FPGA器件因为高能粒子的辐射而产生功能失效。为了保证反熔丝型FPGA器件具有高可靠性和一定的使用寿命,人们需要对芯片进行辐照试验来验证器件的抗辐照性能。但由于受国内辐照试验设备等条件的限制,目前对反熔丝FPGA辐照试验方法的研究还处在初级阶段,缺少足够的试验经验,没有可依据的试验标准。绝大部分的试验都是按照用户单位的要求来进行的,试验用的辐照测试系统大多试验效率不高,测试参数不够全面,数据精度较低,甚至在进行一次辐照试验之后没有能力进行第二次试验,缺少良好的可借鉴性。因此探索高精度、高效率、低成本的反熔丝FPGA抗辐照测试方法具有十分重要的意义。论文首先分析了空间环境辐照效应的产生机理。对单粒子效应、总剂量电离辐照效应、瞬时剂量率辐照效应的产生原因及可能造成的影响进行了比较深入的研究,并在此基础上以反熔丝FPGA为主分析了不同类型的FPGA电路在受到电离辐照时所产生的功能和性能指标上的差异,为探寻反熔丝FPGA抗辐照测试方法提供一定的理论支撑。论文基于反熔丝FPGA在武器装备系统上的应用,提出了在稳态总剂量和瞬时剂量率两种辐照环境下的反熔丝FPGA器件测试方法。根据反熔丝FPGA在实际应用中的性能指标需求和稳态总剂量、瞬时剂量率的试验环境条件制定了抗辐照性能测试系统的设计架构,在此基础上进行硬件与软件的开发。论文完成了基于抗辐照测试系统的PCB电路板设计,并使用汇编语言完成了下位机控制代码的编写,C++语言实现了上位机测试软件的设计。针对系统在开发阶段遇到的问题,如远距离信号的传输测量易失真问题、远距离电源电压补偿问题、瞬态辐射大电流的处理问题等,本文也提出了相应的解决方案,这在本文的反熔丝FPGA抗辐照性能测试系统的设计与实现章节进行了阐述。测试系统验证阶段,基于国产LC1020B-RHA型反熔丝FPGA分别在中国工程物理研究院和西北核技术研究所进行了150Gy的抗γ稳态总剂量试验和剂量率分别为2.4E9Gy(Si)/s、4.3E9Gy(Si)/s、4.2E9Gy(Si)/s的瞬时剂量率试验,用来检验测试系统的功能和可靠性。试验完成后,对数据进行了分析,验证了反熔丝FPGA器件受电离辐照时电流随辐照剂量变化的变化规律。试验结果表明:该系统可以在瞬时剂量率辐照试验和稳态抗γ总剂量辐照试验两种辐照环境下对反熔丝FPGA器件进行测试。解决了在辐照试验环境下长距离测试过程中难以对多个同系列不同型号的反熔丝FPGA电路进行全参数变化的实时监测和现场全参数测试的问题。系统在长距离信号传输频率下,具有较高测试精度和抗电离干扰能力。可以为反熔丝FPGA器件在进行总剂量试验和瞬时剂量率试验时提供高效、可靠的验证手段。论文所完成的测试系统满足设计要求。

关键词：反熔丝 FPGA 总剂量辐照试验测试系统

反熔丝FPGA编程及应用测试的软硬件系统设计

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝FPGA编程及应用测试的软硬件系统设计

作者：柳喜元电子科技大学

学位级别：硕士

不同于其他类型的FPGA,反熔丝FPGA是通过编程其内部的反熔丝单元而实现整个芯片的配置。由于反熔丝单元具有一次可编程性,所以反熔丝FPGA是OTP器件。相比于其他类型FPGA,反熔丝FPGA的可靠性,安全性和抗干扰能力更为优秀,所以较多地运用... 详细信息

不同于其他类型的FPGA,反熔丝FPGA是通过编程其内部的反熔丝单元而实现整个芯片的配置。由于反熔丝单元具有一次可编程性,所以反熔丝FPGA是OTP器件。相比于其他类型FPGA,反熔丝FPGA的可靠性,安全性和抗干扰能力更为优秀,所以较多地运用于航空航天与军事领域。反熔丝FPGA测试过程中,需要外界提供多组高压信号,并满足特定的时序要求,因此其不适用于市场上通用的芯片测试平台。本文设计了一套针对于反熔丝FPGA编程及应用测试的软硬件系统,有助于用户高效,正确地对反熔丝FPGA进行编程及测试处理。从芯片的内部构造出发,分析了反熔丝FPGA的内部资源与可编程测试原理。并基于此分析出编程及应用测试系统的设计需求,从硬件层面的电路设计与软件层面的驱动编写进行解决,最终完成系统设计及验证。编程及应用测试系统由硬件电路部分,硬件驱动部分与PC端软件部分组成。硬件电路部分是整个系统实现目标功能的基础,硬件驱动部分是硬件电路正常工作的前提,而PC端软件部分是实现用户人机交互的关键。本文在第二章中详细介绍了反熔丝FPGA芯片的架构以及内部的资源,并对反熔丝的编程及测试原理进行了阐述。第三章分析了芯片的测试需求,并基于此给出了软硬件协同的解决方案。硬件电路部分需要产生多组特定时序的高压信号,硬件驱动部分需要能正确实现信息传输和对硬件电路的控制,PC端软件部分需要实现与用户便捷地交互。在第四章、第五章、第六章中分别介绍了硬件电路部分、硬件驱动部分、PC端软件部分的设计。在第六章中还介绍了系统实物,进行了系统测试验证。编程及应用测试系统经过设计需求分析、解决方案制定、硬件电路设计、PCB制版和焊接,并将硬件电路与硬件驱动整合,再与PC端软件结合,最终得到了系统实物。对系统进行实际测试验证,并记录验证结果。结果表明,生成的电压值最大误差为4%,系统运行良好,满足了设计需求。

关键词：反熔丝 FPGA 编程高压应用测试

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

可信赖集成电路技术研究

可信赖集成电路技术研究

作者：刘小乐电子科技大学

学位级别：硕士

由于目前供应链体系的漏洞,给各种类型的假劣集成电路产生提供了可乘之机。数量不断增多的假劣集成电路不仅危害了集成电路产业的健康发展,也对其相关的产业造成了安全威胁。目前产业界所采用的假劣集成电路检测技术有物理检测、电化学... 详细信息

由于目前供应链体系的漏洞,给各种类型的假劣集成电路产生提供了可乘之机。数量不断增多的假劣集成电路不仅危害了集成电路产业的健康发展,也对其相关的产业造成了安全威胁。目前产业界所采用的假劣集成电路检测技术有物理检测、电化学检测方法等。这类技术往往耗时耗力,更适用于出厂抽检环节。而基于嵌入式电路的检测方法如PUF、寿命传感器等往往只针对一类的假劣芯片。本论文所设计的可信赖系统的目标是可以检测多种类型的假劣集成电路,并提供较快的检测速度,同时利用功能锁定模块对假劣芯片性能进行限制。本文所设计的可信赖系统根植在供应链流程中,包括正版芯片激活和正版芯片验证两个系统工作流程。系统包含内嵌电路、主系统控制机、芯片信息数据库三个主要部分。在激活流程中,系统主要完成内嵌电路写入和数据库写入两个步骤。在验证流程中,系统主要通过将内嵌电路的读出数据与数据库存储数据进行比较并判断芯片的来源。内嵌电路主要包括功能锁定电路、寿命传感器、AES加密电路、反熔丝存储器。软件系统则主要包括数据库、主系统控制机。本文的主要工作是完成可信赖系统的架构组成设计、工作流程设计,以及系统的软件部分设计和硬件部分中的加密电路设计及验证。最后在FPGA实现了系统的工作测试。本系统通过电路内部的芯片ID、寿命检测以及软件端的数据库信息比对来实现芯片的防伪检测,相比仅用一种检测方法更加安全和完善。

关键词：假劣集成电路芯片 AES加密电路可靠性寿命传感器反熔丝

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于STM32的反熔丝FPGA编程器设计

基于STM32的反熔丝FPGA编程器设计

作者：李炳男电子科技大学

学位级别：硕士

FPGA作为一种可编程器件,在通信、数字信号处理、汽车电子和航空航天等工业领域有着广泛的应用。FPGA的可编程功能是通过内部的存储器实现的,FPGA使用的主流存储器结构有三种:SRAM、Flash和反熔丝,它们都有各自的优点。其中,使用反熔丝... 详细信息

FPGA作为一种可编程器件,在通信、数字信号处理、汽车电子和航空航天等工业领域有着广泛的应用。FPGA的可编程功能是通过内部的存储器实现的,FPGA使用的主流存储器结构有三种:SRAM、Flash和反熔丝,它们都有各自的优点。其中,使用反熔丝结构的FPGA可靠性高、保密性强,还具有极强的抗辐照性,在军工装备和航空航天系统等高辐射的环境中得到了广泛应用。反熔丝FPGA的逻辑功能通过编程实现,即施加编程电压烧录FPGA内部的反熔丝单元,在各逻辑模块之间或模块与I/O间形成特定连接。在编程前后还需对反熔丝FPGA进行功能及参数测试。与其他类型的FPGA不同,反熔丝FPGA为一次性可编程器件,不能重复编程和擦除,测试方法是将特定的测试信号从器件的测试端口输入。为了满足反熔丝FPGA的编程及测试需求,需要一套能够产生特定的编程电压和测试信号的编程测试系统。针对这种情况,本文提出了一套软硬件结合的编程器系统的设计方案。在分析编程器系统的设计需求后,制定了系统的实现方案。编程器系统由硬件电路、驱动程序和上位机软件三部分组成。硬件电路包括主控板、电源板和转接板三块电路板,并将电路结构最为复杂的主控板根据功能划分为了多个电路模块;驱动程序用于编程硬件电路的主控芯片,控制电路工作,采用官方提供的标准外设库进行开发;上位机软件在PC上运行,封装了各种编程、测试功能,并设计了简明的界面,实现人机交互。经过硬件电路设计制造和软件程序编写调试,得到了编程器系统实物。使用该系统进行实际的编程和各项测试,结果显示系统能够正确地传输测试信号,产生所需的编程电压,施加到芯片特定的引脚上,检测与系统工作状态和反熔丝单元相关的信号,表明本系统能够满足芯片的编程及测试需求。

关键词： FPGA 反熔丝测试系统 STM32

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

一种应用于反熔丝FPGA的电荷泵电路

中国集成电路 2023年第3期32卷 49-54页

作者：刘明昭曹振吉东南大学中国电子科技集团公司第58研究所

电荷泵(Charge Pump)电路以其可成倍输出自身输入电压的特性而被广泛应用于各种芯片的驱动电路中。在反熔丝FPGA中,反熔丝为高压一次编程器件,在编程过程中需要通过高压隔离管将反熔丝与其它器件隔离开,而高压隔离管在工作时需要大于芯... 详细信息

电荷泵(Charge Pump)电路以其可成倍输出自身输入电压的特性而被广泛应用于各种芯片的驱动电路中。在反熔丝FPGA中,反熔丝为高压一次编程器件,在编程过程中需要通过高压隔离管将反熔丝与其它器件隔离开,而高压隔离管在工作时需要大于芯片电源VCCA的电压来驱动,如何提供高压保证隔离管能够无损传输数据是反熔丝FPGA研发时必须要考虑的问题。本文提出了一种应用于反熔丝FPGA的电荷泵电路,电路具有快速启动的特点,同时电路工作频率可调,通过在电路中增加冗余NMOS结构,提高了电路在工作中的安全性,该电路在工作时能保证熔丝编程过程中除了反熔丝以外的其他器件不受编程电压的影响,且在编程结束后通过电荷泵输出电压打开隔离管完成信号的无损传输,能够满足反熔丝FPGA对于电荷泵的需求。

关键词：电荷泵反熔丝 FPGA

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝FPGA布局布线算法研究

微电子学 2013年第4期43卷 550-553,557页

作者：钱海涛李威张大华牛莉刘洋电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室成都610054

介绍了反熔丝FPGA及其布局布线算法的研究现状,讨论了目前最为流行的FPGA布局布线的基本原理与实现方式。针对反熔丝FPGA的结构对布局布线算法进行了改进,并在CAD实验平台上实现了改进算法。为了验证改进算法的性能,提出一种常见结构的... 详细信息

介绍了反熔丝FPGA及其布局布线算法的研究现状,讨论了目前最为流行的FPGA布局布线的基本原理与实现方式。针对反熔丝FPGA的结构对布局布线算法进行了改进,并在CAD实验平台上实现了改进算法。为了验证改进算法的性能,提出一种常见结构的反熔丝FPGA,并针对几个典型电路进行布局布线。实验结果表明,改进算法可以提高反熔丝FPGA布局布线的效率以及电路速度。

关键词：布局算法布线算法反熔丝 FPGA CAD

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝型器件的编程电路设计与实现

电子设计工程 2022年第1期30卷 7-11页

作者：蔡永涛吴宵王雪萍曹靓张国华江南大学物联网工程学院江苏无锡214122 中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

基于传统反熔丝器件编程电路结构的基础上,提出了一种新颖的可正反编程反熔丝单元的电路结构。该电路包括寄存器寻址电路、正反向配置电路、编程驱动控制电路。利用生成的码流文件,通过正反向编程需要配置的反熔丝单元,可有效降低反熔... 详细信息

基于传统反熔丝器件编程电路结构的基础上,提出了一种新颖的可正反编程反熔丝单元的电路结构。该电路包括寄存器寻址电路、正反向配置电路、编程驱动控制电路。利用生成的码流文件,通过正反向编程需要配置的反熔丝单元,可有效降低反熔丝单元编程后的阻抗,提高编程后的传输一致性和编程稳定性。仿真验证表明,该方法和传统的单向编程电路相比,提高了编程后反熔丝单元的可靠性。

关键词：反熔丝正反编程编程驱动阵列

反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现

作者：吴方明电子科技大学

学位级别：硕士

现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device),具有用户现场可编程、高集成度、高可靠性等优点。经过三十多年的高速发展,FPGA芯片从冷门器件逐步发展为成为最为重要的... 详细信息

现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件(PLD,Programmable Logic Device),具有用户现场可编程、高集成度、高可靠性等优点。经过三十多年的高速发展,FPGA芯片从冷门器件逐步发展为成为最为重要的可编程器件类型,在计算机硬件、汽车电子、物联网等诸多领域有广泛的应用。反熔丝FPGA是FPGA芯片中独特的一种,以反熔丝为基本编程结构,是一次性可编程器件。由于反熔丝编程后状态不可翻转,具有很强的抗辐照能力,因此反熔丝FPGA特备适用于航天航空等领域。我国反熔丝FPGA产业薄弱,很多关键性的技术问题有待研究。布线资源是反熔丝FPGA的重要组成部分,是实现芯片内部结构互联的基础,对反熔丝芯片的编程速度和工作性能有很大影响。基于上述背景,本文针对反熔丝FPGA的布线资源做了大量的研究,研究内容主要有以下几个方面。首先研究反熔丝FPGA的基本原理,结合制造工艺,将布线资源划分为水平布线和垂直布线两种,进一步组合成为水平通道和垂直通道,最后使用布线通道构建布线资源的架构。不同的电路子模块对布线的要求不同,将布线资源划分为多种类型更能满足电路设计需求。据此,布线资源被划分为五种,分别是垂直通道长线、水平通道长线、水平布线、逻辑模块输入布线和逻辑模块输出布线。除了水平布线主要用于布线互联,其他四种布线资源都和逻辑模块直接相关,可见布线资源的设计中心是逻辑模块。除了互联功能,布线资源在编程测试过程中也发挥重要作用。本文中还设计了多种布线资源的辅助电路模块,完善了布线资源的结构,改进了布线资源性能。反熔丝位于布线资源中,反熔丝的编程通路由布线资源构成理所当然。不同类型的反熔丝构建独特的编程通路,独特的编程通路既能顺利完成编程过程,又能避免误编程的出现。另外还分析布线资源对FPGA编程顺序的影响,设计出合理的编程顺序。最后一章介绍了布线资源在芯片编程前测试中的使用情况。还将一个功能为移位寄存器的设计配置到芯片中,通过反熔丝FPGA的开发软件对各类布线资源的使用做出详细的分析。

关键词：反熔丝 FPGA 布线资源布线设计可编程

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝FPGA的后端设计与实现

反熔丝FPGA的后端设计与实现

作者：毛宇电子科技大学

学位级别：硕士

FPGA (Field Programming Gate Array,现场可编程门阵列)作为一种半定制专用集成电路(ASIC),相比全定制ASIC,具有更加灵活、快速、低成本等特点,广泛应用于超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit,VSLI)的外围电路中。... 详细信息

FPGA (Field Programming Gate Array,现场可编程门阵列)作为一种半定制专用集成电路(ASIC),相比全定制ASIC,具有更加灵活、快速、低成本等特点,广泛应用于超大规模集成电路(Very Large Scale Integration Circuit,VSLI)的外围电路中。反熔丝FPGA是一种一次可编程FPGA,具有非易失性、高保密性、高可靠性、抗辐照等优势,被广泛应用于军工、航天航空和通讯卫星领域。而在国内,反熔丝FPGA研究起步晚,远远落后于国际先进水平,反熔丝FPGA的使用非常依赖进口。目前,国家在军事、航空航天、卫星通讯等领域发展迅速,对反熔丝FPGA的需求日益激增,过度依赖进口对国家的发展绝对是起抑制作用的。因此,反熔丝FPGA的研发工作重要,也尤为急迫。本文从反熔丝FPGA后端方向着手,完成其设计与实现。本文首先介绍了当前的反熔丝技术,对两种常用的反熔丝的结构、工作原理和优缺点进行了分析。介绍了本款反熔丝FPGA芯片设计采用的工艺。分析了本款反熔丝FPGA的整体架构,反熔丝FPGA由1O、逻辑模块、反熔丝布线资源、时钟网络和其他部分电路结构构成。本文工作重点是从后端方向完成反熔丝FPGA的设计与实现。首先介绍了反熔丝FPGA的高压编程通路,然后分析这些高压通路上需要的额外的器件,在工艺库中并没有这些器件。接着针对高压编程通路上的每一种场景,设计了满足其需求的自定义器件,并给出了自定义器件的设计规则。在完成自定义器件设计之后,本文开始进行反熔丝FPGA的全定制版图设计,首先明确反熔丝FPGA的布局布线规划,分析并制定反熔丝FPGA电源/地、编程通路、逻辑模块等主要部分的布局布线规划。然后在版图设计时针对可能出现的可靠性问题,给出解决的办法。接着将完成的版图,整合成一个PCM大版图,进行最后的版图出带工作。最后设计芯片的封装方案和测试方案,便于待芯片流片回来进行封装测试。通过本文的工作,成功设计出了一款反熔丝FPGA芯片。经过多项测试,本款反熔丝FPGA的所有功能正确,物理和电学参数基本满足要求。

关键词：反熔丝 FPGA 全定制版图自定义器件可靠性