题目：基于结构的FPGA老炼试验技术研究

摘  要

 

现场可编程门阵列 （FPGA）作为一种半定制的数字集成电路，由于性能高、配置灵活、开发周期短等优点，在航空、航天和军事领域发挥着其它器件不可替代的作用。国内电子行业、航空、航天以及武器军事等领域对FPGA的需求量迅速增加，对其可靠性的要求也越来越高。

老炼试验作为集成电路可靠性筛选程序中最重要的试验项目，是关系到集成电路可靠性应用的重要因素。由于FPGA器件复杂的结构和可编程特性，其老炼试验的实施存在许多尚待解决的问题。本文在详细调研了FPGA老炼试验技术研究现状的基础上，对FPGA的老炼试验技术进行了探索研究。主要包括以下内容：

首先，对FPGA在国内外的应用现状、可靠性研究现状以及国内FPGA老炼试验需要解决的问题进行了调研和分析。其次，对SRAM型FPGA的结构进行了分析，主要对FPGA的可编程逻辑块（CLB）、可编程输入输出块（IOB）和可编程连线资源进行了详细的分析，为基于结构的老炼配置电路设计奠定了基础。然后，根据FPGA的结构和布局特点，分别设计了CLB、IOB和连线资源的老炼配置电路，解决了老炼向量输入的可控性和输出响应的可观性的问题。接着，针对所设计的老炼电路，提出了基于硬件原语和用户约束文件（UCF）的可控配置方法，以及基于XDL的连线资源的可控配置方法，实现了老炼电路在ISE开发平台上的设计输入和布局布线。最后，分析了FPGA老炼实施过程中对老炼试验设备的功能要求，提出了一种基于嵌入式微控制器和Flash存储器的FPGA重配置系统，解决了FPGA在老炼实施过程中需要多次切换配置的问题。