曹正州，查锡文

（1.无锡中微亿芯有限公司，江苏无锡 214072；2.无锡华普微电子有限公司，江苏无锡 214072）

1 引言

SRAM 型FPGA 由于其灵活可编程、逻辑资源丰富、集成度高和开发周期短的优点，广泛应用在数据处理、卫星通信、航天航空等领域[1]。其核心电路通过可编程逻辑块（CLB）和可编程布线开关矩阵（CSBM）来实现不同的用户逻辑功能[2]。这些可编程的功能是通过配置SRAM 来实现的，通过电子设计自动化（EDA）软件，对代码进行逻辑综合、布局布线后生成实现用户逻辑功能的码流[3]。在FPGA 上电时将码流加载到配置SRAM 中，配置成功后FPGA 即开始运行用户逻辑功能。但SRAM 型FPGA 也有着明显的缺点，由于SRAM 掉电后数据会丢失，所以FPGA 外围需要配置非易失性存储器（NVM）[4]来存储配置码流信息，该类配置存储器电路称为FPGA 配置存储器。根据实现的技术，FPGA 配置存储器分为紫外光擦除电编程只读存储器（UV-EPROM）[5]、电擦除、电编程只读存储器（E2PROM）[6]、反熔丝只读存储器（Anti-Fuse PROM）[7]和快闪只读存储器（Flash PROM）。其中UV-EPROM 和Anti-Fuse PROM 为一次可编程器件，影响电路的上机率；E2PROM 为多次可编程器件，但存储单元占用面积比较大，并且需要专门的编程器。随着FPGA 在现代通信、人工智能领域可重构[8]的应用需求，配置存储器中的码流需要在线更新，显然采用UV-EPROM、E2PROM 和Anti-Fuse PROM 设计的FPGA 配置存储器并不能满足新的技术需求。目前国内研制Flash 型FPGA 配置存储器的公司有复旦微电子、成都华微、紫光国微和中科芯等，已开发出的几款FPGA 配置存储器由于存储容量固定，对SRAM 型FPGA 的适用范围较小。

基于FPGA 配置存储器的上述缺点，本文提出了基于Flash 存储技术的可变容量的FPGA 配置存储器，同时通过双模的上电复位电路和存储器内建自测试（MBIST）设计，使该FPGA 配置存储器具有适用范围广、可靠性高的优点。……