陶 伟，石乔林，李天阳

（中国电子科技集团公司第58研究所，江苏 无锡 214035）

1 引言

对于集成电路在卫星系统中的应用，设计人员可以选择的技术包括：专用集成电路（ASIC）、以SRAM为基础的现场可编程逻辑阵列（FPGA）、反熔丝为基础的FPGA。对于以上三种技术，设计人员需要针对特定的应用权衡取舍各种特性，以找出最佳的解决方案。

对于多数卫星的运载舱和有效负荷设备，ASIC是具有高密度、最小重量和最低功耗的解决方案，但是缺乏FPGA所提供的灵活性。而且，把设计工具成本、校验时间和非经常性工程费用（NRE）一并考虑后，ASIC也是成本最高的解决方案。以SRAM为基础的FPGA优势在于拥有高逻辑密度和高灵活性，可在卫星发射前后期修改设计，因此多用于有效负荷设备中。然而，灵活性的增加会提高系统的复杂性，并增加元件数目和功耗、降低总体可靠性。更关键的是由于其更容易受到宇宙辐射，产生单粒子效应（SEU）干扰。以反熔丝为基础的非挥发性FPGA器件比ASIC和SRAM产品具有更多优势，采用抗辐射的反熔丝FPGA，设计人员可以免除ASIC设计中那些NRE成本和工程延误风险，并且可享有只有FPGA才能提供的设计灵活性和产品快速上市的优势[1]。

目前国外对于反熔丝FPGA开展了很多研究[2～6]，ACTEL等公司已经相继开发出一系列的产品。主要实现方法包括MTM和ONO熔断技术[7～8]。但由于工艺平台的限制，国内尚未见反熔丝FPGA的报道，使我国卫星和军事应用受到极大的限制。针对目前现状，本文利用普通CMOS工艺，开发出一种反熔丝技术，可满足不同应用领域的要求。……