FPGA逻辑资源重配置测试技术研究

针对FPGA的逻辑资源测试,提出了一种内建自测试方法.测试中逻辑资源划分为不同功能器件,对应各个功能器件设计了相应的BIST测试模板.在此基础上进一步利用FPGA的部分重配置性能优化BIST测试过程,最终在统一的BIST测试框架下,采用相对较少的配置次数完成了逻辑资源固定故障的全覆盖测试.     

FPGA的静态功耗分析与降低技术

FPGA已经被广泛用于实现大规模的数字电路和系统,随着CMOS工艺发展到深亚微米,芯片的静态功耗已成为关键挑战之一。文章首先对FPGA的结构和静态功耗在FPGA中的分布进行了介绍。接下来提出了晶体管的漏电流模型,并且重点对FPGA中漏电流单元亚阈值漏电流和栅漏电流进行了详细的分析。最后根据FPGA的特点采用双阈值电压晶体管,关键路径上的晶体管采用低阈值电压栅的晶体管,非关键路径上的晶体管采用高阈值电压栅的晶体管,以此来降低芯片的静态功耗。     

一款采用超前相位补偿技术的低压差线性稳压器

设计了一种具有高稳定性、能够驱动较大负载电流的低压差线性稳压器(LDO)电路,输入电压为3.0~6.0 V,输出电压为2.8 V。采用超前相位补偿技术,产生一组零极点对,零点补偿前面环路中的极点,使得LDO电路具有稳定的环路结构,得到稳定的输出电压。基于CSMC 0.25μm EN BCDMOS工艺完成电路和版图的设计。电路仿真结果表明电路的负载调整率为0.03%/A,线性调整率为0.13%/V,最大驱动的负载电流为10 mA。在不同负载条件下,LDO环路的最差相位裕度能够达到64.1°。     

一种低电压恒定跨导轨到轨运算放大器的设计

设计了一种低电压恒定跨导的轨到轨运算放大器,作为误差放大器用在BUCK型DC-DC上实现对输出电压的调节。该运算放大器采用两级结构,输入级采用互补差分对的结构,实现了轨到轨电压的输入,并且利用2倍电流镜技术实现了跨导的恒定;输出级采用AB类放大器的结构,提高了输出电压摆幅和效率,实现了轨到轨电压的输出。该电路基于CSMC 0.25μm EN BCDMOS工艺进行设计,仿真结果表明:电源电压为2.8 V时,在输出端负载电容为160 pF、负载电阻为10 kΩ的情况下,增益为124 dB,单位增益带宽积为5.76 MHz,相位裕度为59.9℃,输入跨导为5.2 mΩ~(-1),共模抑制比为123 dB,输入共模信号范围为0～2.8V,输出电压摆幅为0～2.8 V。     

用于FPGA的自动阻抗匹配电路设计

针对工业控制、航天航空中使用超大规模现场可编程门阵列(FPGA)电路时对信号完整性的需求,设计了一种自动阻抗匹配电路数控阻抗(DCI)。DCI通过调整输出阻抗或输入终端,以精确匹配传输线的特征阻抗。DCI将I/O的阻抗自动调整到与外部参考电阻相等,这样就可补偿由工艺偏差引起的I/O阻抗变化,并实时地调整I/O的阻抗,以补偿温度变化和供电电压波动引起的I/O阻抗变化。     

一款用于Flash型FPGA的阶梯式配置方法

为了提高Flash型FPGA中的Flash开关单元在擦除、编程后驱动能力的一致性,设计一种阶梯式的对Flash cell进行擦除和编程的方法.通过该方法依次对Flash开关单元执行若干次配置操作,执行完一次配置操作后通过Flash电流读出电路回读Flash开关单元的电流,并基于回读的电流调整下一次配置操作的参数,直至完成配置操作;该阶梯式控制的编程和擦除算法,及时调整编程和擦除时的操作电压和时间参数,可以实现对Flash开关单元在擦除和编程后阈值电压分布的精确控制,保证了驱动的一致性,为Flash型FPGA提供了高精度的延迟参数.并且采用阶梯式的配置方法很好的控制了Flash cell过擦除和过编程现象的发生,使电流读取电路能够对Flash cell的电流进行准确的读取.实测结果表明使用该阶梯式的配置方法可以将擦除、编程后的Flash cell阈值电压控制在预设范围之内.     

一款用于DCDC芯片的多模式、高精度振荡器设计

设计了一款多模式的高精度振荡器,应用于开关电源芯片中,为芯片内部逻辑提供稳定的时钟源,并且具有3种工作模式,提高了整体电路的灵活性。电路中设计了低压差线性稳压器(LDO)和零温漂的电流源,使振荡器的输出频率不易受电压和温度变化的影响。同时采用可修调的技术,对电容的充电电流进行双向调整,消除了工艺带来的误差。该电路基于CSMC 0.25μm 2P5M工艺进行设计,采用HSPICE进行仿真,结果表明,在3.0~6.0 V输入电压范围内,输出频率变化1.1 kHz,变化率为0.22%;在-55~125℃温度范围内,输出频率变化2.1 kHz,变化率为0.41%。     

应用于三维封装中的硅通孔技术

随着集成电路日新月异的发展,当半导体器件工艺进展到纳米级别后,传统的二维领域封装已渐渐不能满足电路高性能、低功耗与高可靠性的要求。为解决这一问题,三维封装成为了未来封装发展的主流。文章简要介绍了三维封装的工艺流程,并重点介绍了硅通孔技术的现阶段在CSP领域的应用,以及其未来的发展方向。