反熔絲FPGA的后端設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、FPGA（Field Programming Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列）作為一種半定制專用集成電路（ASIC），相比全定制 ASIC，具有更加靈活、快速、低成本等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于超大規(guī)模集成電路（Very Large Scale Integration Circuit,VSLI）的外圍電路中。反熔絲FPGA是一種一次可編程FPGA，具有非易失性、高保密性、高可靠性、抗輻照等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于軍工、航天航空和通訊衛(wèi)星領(lǐng)域。而

2、在國(guó)內(nèi)，反熔絲FPGA研究起步晚，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國(guó)際先進(jìn)水平，反熔絲FPGA的使用非常依賴進(jìn)口。目前，國(guó)家在軍事、航空航天、衛(wèi)星通訊等領(lǐng)域發(fā)展迅速，對(duì)反熔絲FPGA的需求日益激增，過(guò)度依賴進(jìn)口對(duì)國(guó)家的發(fā)展絕對(duì)是起抑制作用的。因此，反熔絲FPGA的研發(fā)工作重要，也尤為急迫。本文從反熔絲FPGA后端方向著手，完成其設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。
　　本文首先介紹了當(dāng)前的反熔絲技術(shù)，對(duì)兩種常用的反熔絲的結(jié)構(gòu)、工作原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析。介紹了本款反熔絲 FP

3、GA芯片設(shè)計(jì)采用的工藝。分析了本款反熔絲FPGA的整體架構(gòu)，反熔絲FPGA由IO、邏輯模塊、反熔絲布線資源、時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)和其他部分電路結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
　　本文工作重點(diǎn)是從后端方向完成反熔絲 FPGA的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。首先介紹了反熔絲 FPGA的高壓編程通路，然后分析這些高壓通路上需要的額外的器件，在工藝庫(kù)中并沒(méi)有這些器件。接著針對(duì)高壓編程通路上的每一種場(chǎng)景，設(shè)計(jì)了滿足其需求的自定義器件，并給出了自定義器件的設(shè)計(jì)規(guī)則。在完成自定義器件設(shè)計(jì)之后，

4、本文開始進(jìn)行反熔絲FPGA的全定制版圖設(shè)計(jì)，首先明確反熔絲FPGA的布局布線規(guī)劃，分析并制定反熔絲FPGA電源/地、編程通路、邏輯模塊等主要部分的布局布線規(guī)劃。然后在版圖設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)可能出現(xiàn)的可靠性問(wèn)題，給出解決的辦法。接著將完成的版圖，整合成一個(gè)PCM大版圖，進(jìn)行最后的版圖出帶工作。最后設(shè)計(jì)芯片的封裝方案和測(cè)試方案，便于待芯片流片回來(lái)進(jìn)行封裝測(cè)試。
　　通過(guò)本文的工作，成功設(shè)計(jì)出了一款反熔絲FPGA芯片。經(jīng)過(guò)多項(xiàng)測(cè)試，本款反熔絲F