孙洁朋， 陈波寅， 晏慧强， 丛红艳， 何小飞

（无锡中微亿芯有限公司， 江苏 无锡 214072）

1 引言

近年来，SRAM 型的FPGA 因其编程速度快、开发周期短等优点， 被大量应用在复杂的电子设计中，在航空航天领域的应用也越来越广泛。 然而，在宇宙环境中，存在着大量的高能粒子，此工艺的FPGA 极易受到空间高能粒子的影响，发生单粒子翻转(SEU)[1]。SEU 效应通常会导致FPGA 中的存储单元发生位翻转(即内容由0 变为1，或由1 变为0)，随之带来的后果可能是计算结果错误、程序执行序列错误，工作异常，甚至是系统的永久失效、烧毁等[2-3]，因此必须对FPGA 器件进行抗单粒子翻转加固设计， 最大限度地预防和阻止空间辐射效应的影响，提高航天器任务的可靠性。

提高FPGA 抗单粒子翻转的方法随着科学技术的发展也在不断地优化和更新。 目前主要有以下几种方法：①采用三模冗余，利用3 个功能相同的冗余模块和多数表决器来避免错误； ②回读配置区的数据帧，与初始配置数据进行对比，对出错帧或是整个配置帧进行刷新[4]；③配置反熔丝PROM，通过编程定时刷新FPGA[5]。 三模冗余不会对出错配置信息进行修复，当错误累积到一定程度，器件就会失效。 回读刷新则一般采用反熔丝FPGA 器件控制芯片刷新，其软硬件设计较为复杂[1]。

本文给出了一种抗辐照的低成本解决方案，该控制单元采用三模冗余加定时刷新的方法来及时修正已出现的错误，提高抗SEU 的能力，并通过RTL 代码应用仿真验证，证明该方案的各项功能满足设计要求。……