可变容量的高可靠Flash型FPGA配置存储器设计

doi:10.16257/j.cnki.1681-1070.2023.0127

电子与封装 ›› 2023, Vol. 23 ›› Issue (10): 100301 . doi: 10.16257/j.cnki.1681-1070.2023.0127

可变容量的高可靠Flash型FPGA配置存储器设计

曹正州¹,查锡文²

1. 无锡中微亿芯有限公司，江苏无锡 214072；2. 无锡华普微电子有限公司，江苏无锡 214072

收稿日期:2023-05-15 出版日期:2023-10-31 发布日期:2023-10-31
作者简介:曹正州（1982—），男，江苏盐城人，本科，高级工程师，研究方向为SRAM型FPGA、Flash型FPGA和FPGA配置芯片的设计。

Design of High Reliable Flash FPGA Configuration Memory with Variable Capacity

CAO Zhengzhou¹, ZHA Xiwen²

1. EastTechnologies, Inc., Wuxi 214072, China; 2. Wuxi HopeMicroelectronics Co., Ltd., Wuxi 214072, China

Received:2023-05-15 Online:2023-10-31 Published:2023-10-31

摘要/Abstract

摘要： 采用0.18μm 2P6M Flash工艺设计了一款FPGA配置存储器，为SRAM型FPGA提供了串行和并行的码流加载方式，最高工作频率为50MHz，具有存储容量可变、可靠性高的优点。通过设计地址侦测电路实现了该FPGA配置芯片的存储容量可变，从而提高了该配置芯片的适用范围；通过设计双模的复位电路，使芯片更适应复杂的电源环境，提高了上电复位的可靠性；通过设计存储器内建自测试（MBIST）电路，实现了对Flash全地址存储空间的自测试和对电路的高效筛选，减少了芯片的测试时间，同时提高了配置芯片存储空间的可靠性。

关键词: 配置存储器, FPGA, 可变容量, Flash, 存储器内建自测试

Abstract: An FPGA configuration memory is designed with 0.18 μm 2P6M Flash process. It provides serial and parallel stream loading modes for SRAM FPGAs. The maximum working frequency is 50 MHz, and it has the advantages of variable storage capacity and high reliability. The memory capacity variability of the FPGA configuration chip is realized by designing an address detection circuit, and the application range of the FPGA configuration chip is improved. By designing a two-mode reset circuit,the chip is more suitable for complex power supply environment, and the reliability of power-on reset is improved.Memory build in self-test (MBIST) circuit is designed to realize the self-test of Flash full address storage space and efficient screening of the circuit, the test time of the chip is reduced, and the reliability of the configuration chip storage space is improved.

Key words: configuration memory, FPGA, variable capacity, Flash, memory build in self-test

中图分类号:

TN402

曹正州,查锡文. 可变容量的高可靠Flash型FPGA配置存储器设计[J]. 电子与封装, 2023, 23(10): 100301 .

CAO Zhengzhou, ZHA Xiwen. Design of High Reliable Flash FPGA Configuration Memory with Variable Capacity[J]. Electronics & Packaging, 2023, 23(10): 100301 .

参考文献

[1] 梁震, 崔高峰, 王卫东. 5G低轨卫星两步随机接入方案及其FPGA实现[J]. 电讯技术, 2022, 62(12): 1758-1765.
[2] ZOOKERD, SHALOMOO, WEIZMAN Y, et al. Toward secured FPGA: silicon proven CLB with reduced information leakage[J]. IEEE Solid-State Circuits Letters, 2020, 3: 146-149.
[3] 田春生, 陈雷, 王源, 等. 面向FPGA的布局与布线技术研究综述[J]. 电子学报, 2022, 50(5): 1243-1254
[4] GAY R, MARCA V D, AZIZA H, et al. AC stress analysis of trench-based multi-gate transistors in a 40nm e-NVM technology[J]. Microelectronics Reliability, 2022, 138: 114732.
[5] DAHIWALE S S, SHINDE N S, KANJILAL D, et al. Swift heavy ion induced single event upsets in high density UV-EPROM’s[J]. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions With Materials and Atoms, 2008, 266(8): 1729-1733.
[6] MATTEOF, COULIéK, SIMOLAR, et al. EEPROM endurance degradation at different temperatures: state of the art TCAD simulation[J]. Microelectronics Reliability, 2022, 136: 114717.
[7] 曹正州, 张艳飞, 徐玉婷, 等. 基于反熔丝技术的FPGA配置芯片设计[J]. 电子与封装, 2021, 21(12): 120305.
[8] 王元乐, 杨玉辰, 方火能, 等. 一种可重构的星载高性能智能异构计算系统[J]. 空间控制技术与应用, 2022, 48(5): 125-132.
[9] 王雪萍, 张国华, 曹靓. 用于反熔丝FPGA的多标准IO接口电路[J]. 微电子学, 2018, 48(3): 381-385.
[10] 杨佳奇. 基于JTAG的FPGA配置方法与电路设计[D].西安: 西安电子科技大学, 2018.
[11] 曹正州, 江燕, 张旭东, 等. 基于零极点追踪的高稳定性片内LDO电路设计[J]. 电子与封装, 2017, 17(6): 19-22.
[12] 曹正州, 李光明. 用于反熔丝配置芯片的编程和读出电路设计[J]. 电子与封装, 2022, 22(9): 090302 .
[13] 江燕, 贺春燕, 曹正州, 等. 用于Flash型FPGA的电流读出电路[J]. 电子与封装, 2023, 23(4): 040301 .

[1]	闫华;何志豪. 基于FPGA的基带信号发生器IP核设计与验证[J]. 电子与封装, 2024, 24(8): 80302-.
[2]	周焕富,刘伟,周成. 内嵌Flash存储器可靠性评估方法的分析及应用[J]. 电子与封装, 2024, 24(7): 70207-.
[3]	吴楚彬,高宏,马金龙,张章. 适用于Flash型FPGA的宽范围输出负压电荷泵设计[J]. 电子与封装, 2024, 24(7): 70303-.
[4]	李卿,段辉鹏,惠锋. 国产FPGA高速串行接口误码率测试软件设计[J]. 电子与封装, 2024, 24(5): 50304-.
[5]	叶胜衣,宋刚杰,张诚. 基于FPGA与AD/DA的JESD204B协议通信与控制模块设计[J]. 电子与封装, 2024, 24(4): 40301-.
[6]	张跃为,于宗光,陆皆晟. 一种基于FPGA的AD936x基带接口设计^*[J]. 电子与封装, 2024, 24(3): 30303-.
[7]	曹振吉, 曹杨, 隽扬, 曹靓, 马金龙. 反熔丝FPGA可配置I/O端口可测性设计研究[J]. 电子与封装, 2023, 23(8): 80304-.
[8]	吕思宇;顾林;倪云龙;王传宇;刘伟. 一种电压采集电路的FPGA程序设计[J]. 电子与封装, 2023, 23(5): 50306-.
[9]	江燕, 贺春燕, 曹正州, 张艳飞, 徐玉婷, 涂波, 刘国柱. 用于Flash型FPGA的电流读出电路^*[J]. 电子与封装, 2023, 23(4): 40301-.
[10]	张文文,来鹏飞. 基于RISC-V芯片的内置Flash自编程实现方式[J]. 电子与封装, 2023, 23(2): 20301-.
[11]	雷星辰,季伟伟,陈龙,韩森. Flash型FPGA内嵌BRAM测试技术研究[J]. 电子与封装, 2023, 23(12): 120103-.
[12]	沈庆,杨楚玮,侯庆庆. 支持高速DMA传输技术的SSD控制器设计与实现[J]. 电子与封装, 2023, 23(12): 120304-.
[13]	解维坤, 白月芃, 季伟伟, 王厚军. 基于内建自测试电路的NAND Flash测试方法[J]. 电子与封装, 2023, 23(11): 110103-.
[14]	季振凯,杨茂林,于治. 基于16 nm FinFET工艺FPGA的低功耗PCIe Gen3性能研究[J]. 电子与封装, 2023, 23(11): 110204-.
[15]	曹正州, 李光明. 用于反熔丝配置芯片的编程和读出电路设计[J]. 电子与封装, 2022, 22(9): 90302-.

中国半导体行业协会封装分会会刊

中国电子学会电子制造与封装技术分会会刊

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