黄姣英， 李 鹏， 高 成

（北京航空航天大学可靠性与系统工程学院， 北京 100191）

1 引言

现场可编程门阵列(FPGA)器件具有功耗低、稳定性强、可重复编程等优点，在航空航天、国防、电子通讯、医疗等各领域都有广泛应用。FPGA 的潜在缺陷对整个系统的可靠性和稳定性有着举足轻重的影响，因此对FPGA 的潜在缺陷进行检测有重要意义。 随着FPGA 器件朝着高集成度、大规模的方向不断发展，其测试难度越来越高，耗费时间越来越长，如何快速、高效地测试FPGA 成为人们关注的焦点。

FPGA 主要由4 部分组成， 分别是可编程逻辑资源模块(CLB)、输入输出模块(IOB)、互联线资源模块(IR)、内嵌核模块。 因此FPGA 的测试可以分解为对这4 大模块的分别测试， 分析各个模块的典型故障有助于简化测试工作，针对特定故障给出恰当的测试方法可以提高测试效率，本文对各模块的主要缺陷类型和常用的测试方法进行了简要介绍和总结。

2 FPGA 的基本结构和潜在缺陷

2.1 FPGA 的基本结构

CLB 是FPGA 的主要组成部分，CLB 有规则地分布在芯片内部，是实现逻辑功能的基本单元；IOB 主要负责内部逻辑资源和器件引脚之间的信息传输，通常均匀地分布在芯片的四周；IR 主要由决定线路模式的开关矩阵(SM)和实现信息传递的金属互连线组成，开关矩阵就是可编程连接点(PIP)，决定线路的导通和断开；FPGA 内嵌核主要有随机存储器（RAM）、时钟管理模块（DCM）、数字信号处理器（DSP）、乘法器等模块，目的是实现更加强大又丰富的功能。 典型的静态随机存储器(SRAM)型FPGA 主要构成如图1 所示。……