一款基于SRAM的FPGA器件设计.pdf

江南大学
硕士学位论文
一款基于SRAM的FPGA器件设计
姓名:侯卫华
申请学位级别:硕士
专业:微电子学与固体电子学
指导教师:于宗光
20070319
摘要且恢挚赏ü没П喑汤词迪指髦质值缏的集成电路器件。用设计数字系统有设计灵活、低成本,低风险、面市时间短等好处。本课题在结合国际上器件方面的各种研究成果基础上,对器件结构进行了深入的探讨,重点对的互连结构进行了分析与优化。器件速度和面积上相对于电路的不足很大程度上是由可编程布线结构造成的,一般用大量的可编程传输管开关和通用互连线段实现门器件的连接,而全定制电路中仅用简单的金属线实现,传输管开关带来很大的电阻和电容参数,因而速度要慢于后者。这也说明,通过优化可编程连接方式和布线结构,可大大改善电路的性能。本文研究了基于编程技术的器件中逻辑模块、互连资源等对性能和面积的影响。论文中在介绍器件的体系构架后,首先对开关矩阵进行了研究,结合开关矩阵和开关矩阵的特点,得到一个连接更加灵活的开关矩阵,提高了器件的可布线性,接着本课题中又对通用互连线长度、通用互连线间的连接方式和布线通道的宽度等进行了探讨,并针对本课题中的器件,得出了一套适合于中小规模逻辑器件的通用互连资源结构,仿真显示新的互连方案有较好的速度和面积性能,在互连资源的面积和性能上达到一个很好的折中。接下来课题中对电路的可编程逻辑资源进行了研究,得到了一种逻辑规模适中的租粒度逻辑块簇,该逻辑块簇采用类似公司的产品的哟シ⑵结构,使逻辑块簇内部基本逻辑单元的联系更加紧密,提高了逻辑资源的功能和利用率。随后我们还研究了模块数目的确定和分布式结构中编程电路结构的设计,并简单介绍了单元的晶体管级设计原理。最后,在对构架研究基础上,完成了一款电路的设计并设计了相应的电路测试方案,该课题结合研究所的一个重要项目进行,目前已成功通过示其完全达到了预期的性能。关键字:、、通用互连资源、开关矩阵、,测试结果显研究生:侯卫华师:于宗光教授业:徽电子学与固体电子学题目:一款基于的器件设计导专
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导师虢盈宣些日期:砂辍菰露呷日期:如旯翵独创性声明关于论文使用授权的说明定:江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文,并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名:,本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规磁盘,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编保密的学位论文在解密后也遵守此规定。
第滦髀的研究意义及现状Ⅷ现场可编程门阵列器件在当今电子系统设计中起着十分重要的作用,可以用在任何数字系统中。本章我们首先介绍了的特点以及用开发数字系统的优势,接着简要介绍了可编程逻辑器件的发展历程,并总结了目前国际国内的发展状态、大致发展趋势以及产品开发中的关键技术。的特点基于的设计方法有其交货时间短、无延谩⒏呒擅芏取⒖墒迪纸洗功能甚至系统电路等独特的优势,因此器件有着广阔的前景。的结构资源满足了高性能数字处理对存储器、数据通路、和处理器的基本需求,电子设计领域对对高可靠性、高水平的需量逐年增加,高性能电路的设计一向是领域研究关注的热点谀?杀喑堂耪罅相比具有特定的优势。相对于,有高的灵活性,例如基于的具有无限次可编程的特点,而不能重复编程;相对于电路,除了灵活性外更具有低风险、无成本等优势。然而,这种灵活性是有代价的,用实现的电路耗用逻辑资源多,速度较慢、功耗也较高等。表对、、三种数字设计方法进行了比较:电路设计风险受产品性能、市场变化、技术发展等因素影响,其产品的市场定位、设计规划、研发投入是一个漫长父鲈律踔良改晔奔过程,需要较大的研发投入,而市场竞争及迁移、技术更新导致短的生命周期都给开发带来很高的风险。而的设计可修改性恰恰避免了这个风险,、表,、
●,,.【相比要大得多;因为设计的缺陷需要修改最终的掩模,代价很大,。图和图分别给出了近年来和电路开发成本的走势。的延冒üぷ鞒杀竞脱谀7延靡约吧杓乒ぞ摺⒉馐匝橹ぁ⒃脱等,长的产品开发周期和工艺进