FPGA配置SRAM設計技術

張艷飛，耿　楊

（無錫中微億芯有限公司，江蘇無錫214072）

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FPGA配置SRAM設計技術

張艷飛，耿楊

（無錫中微億芯有限公司，江蘇無錫214072）

摘要：首先分析了配置SRAM在SRAM型FPGA中的作用，介紹了配置SRAM的單元結構及在設計中的要點。設計實現了一種基于65 nm工藝的SRAM結構，并針對讀寫能力、功耗、噪聲給出相應的仿真結果。此電路結構具有低功耗、抗噪聲能力強的優點，已被應用于FPGA設計中并流片成功。

關鍵詞：現場可編程門陣列；配置SRAM；靜態噪聲容限；讀穩定性

1　引言

現場可編程門陣列（FPGA，Field Programmable Gate Array）是一種半定制集成電路，在其內部集成了大量的門和觸發器等基本邏輯電路，用戶通過編程來改變其內部的邏輯關系或連線，就可以得到需要的設計電路。FPGA按照編程方式可分為SRAM型、ANTI-FLASH型、FLASH型等，SRAM型是迄今為止應用范圍最廣的架構，具有密度高、速度快且具有可重復編程能力。配置SRAM作用是用戶編程后存儲配置的代碼，同時對于采用SRAM工藝的可編程邏輯器件而言，要求每次上電對可編程邏輯器件進行重配置[1]，因此SRAM的設計是FPGA芯片能否正常實現配置及功能的關鍵。

2配置SRAM工作原理

結構上，FPGA包含了各種可編程資源，包括可編程邏輯塊（CLB）、布線資源以及可編程輸入輸出模塊（IOB）等[2]。配置SRAM在FPGA內部有廣泛的分布，它們以列的形式穿插在邏輯模塊及布線資源的中間，被寫入“0”或“1”后，可以實現對附近邏輯模塊的控制。以布線開關陣列和CLB為例，配置SRAM的分布如圖1所示。在FPGA內部配置SRAM的數量是巨大的，例如Xilinx公司Virtex4系列的XC4VLX100芯片內部配置SRAM數量可達到25 Mbit。……