检索结果-南通市图书馆

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

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

用于反熔丝FPGA的内建测试电路

半导体技术 2016年第2期41卷 153-158页

作者：马金龙卢礼兵中国电子科技集团公司第五十八研究所江苏无锡214035

由于反熔丝器件的一次可编程特性,反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)在生产阶段很难完成对电路的功能测试验证。针对反熔丝FPGA典型的结构及其内部可编程逻辑模块(PLM)结构,分析了在编程前对PLM进行全功能测试的方法。设计了内建测试电路结... 详细信息

由于反熔丝器件的一次可编程特性,反熔丝现场可编程门阵列(FPGA)在生产阶段很难完成对电路的功能测试验证。针对反熔丝FPGA典型的结构及其内部可编程逻辑模块(PLM)结构,分析了在编程前对PLM进行全功能测试的方法。设计了内建测试电路结构,用于内部PLM逻辑功能的测试。给出了内建测试电路的寻址寄存器、赋值寄存器以及检测电路的结构设计,电路在1.0μm双层多晶双层金属(2P2M)氧化层-氮化物-氧化层(ONO)反熔丝工艺上成功流片。测试结果表明,电路设计正确,解决了在芯片编程前完成基于反熔丝的一次可编程FPGA的内部PLM逻辑功能测试的难题,为后期研究反熔丝电路奠定了基础。

关键词：反熔丝现场可编程门阵列(FPGA) 可编程逻辑模块(PLM) 一次可编程器件内建测试电路

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝FPGA的编程结构研究

反熔丝FPGA的编程结构研究

作者：杜海军吉林大学

学位级别：硕士

随着集成电路设计、制造技术的飞速发展,现场可编程门阵列(FPGA)得到了越来越多的应用。反熔丝FPGA以其无源、非易失、集成度高、利用率高、性能稳定、保密性强等优点,受到了广泛的关注和应用。而目前反熔丝FPGA还完全依赖进口,国内没... 详细信息

随着集成电路设计、制造技术的飞速发展,现场可编程门阵列(FPGA)得到了越来越多的应用。反熔丝FPGA以其无源、非易失、集成度高、利用率高、性能稳定、保密性强等优点,受到了广泛的关注和应用。而目前反熔丝FPGA还完全依赖进口,国内没有任何设计和工艺加工的报道。对这方面的研究,将促进我国的集成电路的进一步发展。本论文参考国外的反熔丝FPGA的结构特点,结合作者的实际研究工作,对反熔丝FPGA内部的关键部分——编程结构,进行了分析论述,包括反熔丝结构、布线资源、编程结构、编程方式;并从工艺实现上讨论了目前普遍采用的ONO结构和MTM结构;最后,结合实际,进行了反熔丝单项工艺试验,取得了工艺实现的第一手资料,为我们独立开发反熔丝FPGA提供了工艺基础和技术支持。

关键词：反熔丝 FPGA 编程结构工艺实现

基于NC-Verilog的反熔丝FPGA全电路快速仿真

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

微电子学与计算机 2015年第4期32卷 79-81,85页

作者：王洪昕李平杜涛万义才电子科技大学大规模集成电路设计中心四川成都610054

介绍了一种基于NC_Verilog仿真工具的反熔丝FPGA全电路数字快速功能仿真的方法.首先分析了反熔丝的烧录原理并在此基础上对反熔丝器件建立等效模型,然后给出了对反熔丝FPGA进行数字仿真的方案,最后给出了对反熔丝FPGA全电路数字仿真的... 详细信息

介绍了一种基于NC_Verilog仿真工具的反熔丝FPGA全电路数字快速功能仿真的方法.首先分析了反熔丝的烧录原理并在此基础上对反熔丝器件建立等效模型,然后给出了对反熔丝FPGA进行数字仿真的方案,最后给出了对反熔丝FPGA全电路数字仿真的结果和结论.仿真结果表明,用此方法可以达成功能仿真验证的目的,仿真效率得到较大的提高.

关键词：反熔丝反熔丝FPGA NC_Verilog 快速仿真

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

用于反熔丝FPGA的多标准IO接口电路

微电子学 2018年第3期48卷 381-385页

作者：王雪萍张国华曹靓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

针对高可靠性领域和复杂环境对大规模反熔丝FPGA器件的迫切需求,设计了一种新的用于反熔丝FPGA的可动态配置IO接口电路。该IO接口电路具有宽的输入输出电压范围,能实现多驱动调节,支持一系列不同电平模式。通过对反熔丝单元进行编程配置... 详细信息

针对高可靠性领域和复杂环境对大规模反熔丝FPGA器件的迫切需求,设计了一种新的用于反熔丝FPGA的可动态配置IO接口电路。该IO接口电路具有宽的输入输出电压范围,能实现多驱动调节,支持一系列不同电平模式。通过对反熔丝单元进行编程配置,该IO接口电路可兼容多种IO标准,内核电压为2.5V,端口电压可在3.3V与5V之间转换。仿真与测试结果表明,该IO接口电路满足设计要求,接口速度优于国外同类产品。

关键词：多标准 IO接口反熔丝现场可编程门阵列

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

反熔丝PROM存储器设计

反熔丝PROM存储器设计

作者：刘从振东南大学

学位级别：硕士

一次性可编程(OTP)存储器一旦写入数据,存储单元就一直是击穿或者熔断的状态。这种击穿或者熔断的编程条件(如高电压)在存储器正常工作时是不存在的,从而保证了OTP存储器较高的可靠性。OTP存储器可以由用户自主进行一次编程,而且在未编... 详细信息

一次性可编程(OTP)存储器一旦写入数据,存储单元就一直是击穿或者熔断的状态。这种击穿或者熔断的编程条件(如高电压)在存储器正常工作时是不存在的,从而保证了OTP存储器较高的可靠性。OTP存储器可以由用户自主进行一次编程,而且在未编程的区域,可以通过一定的数据管理算法对数据进行更新和替换,增加了数据存储空间使用的灵活性,且其设计简单、成本较低,在嵌入式系统、航空航天以及密钥存储等应用中非常适用。本文设计的基于反熔丝存储单元的OTP存储器包含存储阵列、地址译码器、编程电路和读取电路、错误检测与纠正电路、电源模块和逻辑控制模块等。本文首先研究了反熔丝存储单元,比较了三种反熔丝存储单元结构之后选择了单晶体管反熔丝存储单元,这种结构在读取速度和存储容量上有明显的优势,非常适合于大容量存储器产品的应用需求。研究了存储单元的存储机理、击穿特性以及击穿之后的电阻特性,完成了存储阵列的设计。然后,论文对存储器的外围电路进行了分析与设计。采用了多维译码的方式,方面配合了存储阵列的排布,另一方面有效地减小了延时;设计了编程电路和读取电路以实现数据的写入和读出;为了尽可能地保证存储数据的准确性和可靠性,加入了错误检测与纠正和冗余功能;设计了低压差线性稳压器(LDO)为数据的读取提供2.4V的读电压,该LDO采用了单晶体管控制结构,以改善其瞬态响应。最后用Spectre和Nanosim对系统进行了仿真。仿真结果表明该反熔丝可编程只读存储器各项功能和性能均能满足预期要求。本文在常规商用工艺上实现了存储容量为16k比特的反熔丝可编程只读存储器,该存储器可以用于为主控芯片(如CPU)提供配置数据和重要程序数据的存储。

关键词：反熔丝 PROM存储器错误检测与纠正冗余一次性可编程单晶体管控制LDO

反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现

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

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设计技术研究

反熔丝FPGA设计技术研究

作者：石雅先电子科技大学

学位级别：硕士

现场可编程门阵列（FPGA）作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路自诞生以来就发展迅速。随着空间电子系统的迅速发展,反熔丝型FPGA以其非易失性、功耗低、集成度高、性能稳定、抗总剂量等优点得到了越来越广泛的关注。 ... 详细信息

现场可编程门阵列（FPGA）作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路自诞生以来就发展迅速。随着空间电子系统的迅速发展,反熔丝型FPGA以其非易失性、功耗低、集成度高、性能稳定、抗总剂量等优点得到了越来越广泛的关注。本文首先介绍两种不同结构的反熔丝（ONO型和MTM型反熔丝）的特点,但是由于这两种反熔丝结构比较复杂,不能由标准的CMOS工艺制造。本次设计的FPGA采用的是基于栅氧击穿原理的反熔丝,在对栅氧击穿模型进行讨论后,研究了FPGA原理、不同布线结构和不同编程的方式,在此基础上设计出基于行布线结构的反熔丝FPGA和具有反熔丝存储阵列的FPGA可编程逻辑模块,完成了两种电路原理图的绘制,包括反熔丝开关、逻辑模块、查找表、反熔丝存储阵列以及译码电路等,并完成了各子模块电路仿真和全电路功能仿真,最后完成了全部电路模块的版图设计,通过设计规则检查（DRC）和版图电路图对照验证（LVS）,为后续的大规模反熔丝FPGA芯片开发提供参考。

关键词：反熔丝 FPGA 栅氧击穿查找表