FPGA配置SRAM设计技术

张艳飞，耿　杨

（无锡中微亿芯有限公司，江苏无锡214072）



FPGA配置SRAM设计技术

张艳飞，耿杨

（无锡中微亿芯有限公司，江苏无锡214072）

摘要：首先分析了配置SRAM在SRAM型FPGA中的作用，介绍了配置SRAM的单元结构及在设计中的要点。设计实现了一种基于65 nm工艺的SRAM结构，并针对读写能力、功耗、噪声给出相应的仿真结果。此电路结构具有低功耗、抗噪声能力强的优点，已被应用于FPGA设计中并流片成功。

关键词：现场可编程门阵列；配置SRAM；静态噪声容限；读稳定性

1　引言

现场可编程门阵列（FPGA，Field Programmable Gate Array）是一种半定制集成电路，在其内部集成了大量的门和触发器等基本逻辑电路，用户通过编程来改变其内部的逻辑关系或连线，就可以得到需要的设计电路。FPGA按照编程方式可分为SRAM型、ANTI-FLASH型、FLASH型等，SRAM型是迄今为止应用范围最广的架构，具有密度高、速度快且具有可重复编程能力。配置SRAM作用是用户编程后存储配置的代码，同时对于采用SRAM工艺的可编程逻辑器件而言，要求每次上电对可编程逻辑器件进行重配置[1]，因此SRAM的设计是FPGA芯片能否正常实现配置及功能的关键。

2配置SRAM工作原理

结构上，FPGA包含了各种可编程资源，包括可编程逻辑块（CLB）、布线资源以及可编程输入输出模块（IOB）等[2]。配置SRAM在FPGA内部有广泛的分布，它们以列的形式穿插在逻辑模块及布线资源的中间，被写入“0”或“1”后，可以实现对附近逻辑模块的控制。以布线开关阵列和CLB为例，配置SRAM的分布如图1所示。在FPGA内部配置SRAM的数量是巨大的，例如Xilinx公司Virtex4系列的XC4VLX100芯片内部配置SRAM数量可达到25 Mbit。……