反熔絲FPGA 芯片的布線資源規(guī)劃與設(shè)計實現(xiàn).pdf

1、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array）是一種可編程邏輯器件（PLD，Programmable Logic Device），具有用戶現(xiàn)場可編程、高集成度、高可靠性等優(yōu)點。經(jīng)過三十多年的高速發(fā)展，F(xiàn)PGA芯片從冷門器件逐步發(fā)展為成為最為重要的可編程器件類型，在計算機硬件、汽車電子、物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。反熔絲FPGA是FPGA芯片中獨特的一種，以反熔絲為基本編程結(jié)構(gòu)，是一次性可編程器

2、件。由于反熔絲編程后狀態(tài)不可翻轉(zhuǎn)，具有很強的抗輻照能力，因此反熔絲FPGA特備適用于航天航空等領(lǐng)域。我國反熔絲FPGA產(chǎn)業(yè)薄弱，很多關(guān)鍵性的技術(shù)問題有待研究。布線資源是反熔絲FPGA的重要組成部分，是實現(xiàn)芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)互聯(lián)的基礎(chǔ)，對反熔絲芯片的編程速度和工作性能有很大影響。
　　基于上述背景，本文針對反熔絲FPGA的布線資源做了大量的研究，研究內(nèi)容主要有以下幾個方面。
　　首先研究反熔絲FPGA的基本原理，結(jié)合制造工藝，將布線

3、資源劃分為水平布線和垂直布線兩種，進一步組合成為水平通道和垂直通道，最后使用布線通道構(gòu)建布線資源的架構(gòu)。
　　不同的電路子模塊對布線的要求不同，將布線資源劃分為多種類型更能滿足電路設(shè)計需求。據(jù)此，布線資源被劃分為五種，分別是垂直通道長線、水平通道長線、水平布線、邏輯模塊輸入布線和邏輯模塊輸出布線。除了水平布線主要用于布線互聯(lián)，其他四種布線資源都和邏輯模塊直接相關(guān)，可見布線資源的設(shè)計中心是邏輯模塊。
　　除了互聯(lián)功能，布線資源

4、在編程測試過程中也發(fā)揮重要作用。本文中還設(shè)計了多種布線資源的輔助電路模塊，完善了布線資源的結(jié)構(gòu)，改進了布線資源性能。反熔絲位于布線資源中，反熔絲的編程通路由布線資源構(gòu)成理所當然。不同類型的反熔絲構(gòu)建獨特的編程通路，獨特的編程通路既能順利完成編程過程，又能避免誤編程的出現(xiàn)。另外還分析布線資源對FPGA編程順序的影響，設(shè)計出合理的編程順序。
　　最后一章介紹了布線資源在芯片編程前測試中的使用情況。還將一個功能為移位寄存器的設(shè)計配置到芯