一款用于Flash型FPGA的配置电路设计

作者：曹正州; 刘国柱; 单悦尔; 沈广振; 涂波; 徐玉婷

来源：微电子学与计算机, 2022, 39(11): 118-128.

DOI：10.19304/J.ISSN1000-7180.2022.0285

• Flash型FPGA
• 配置
• 编程
• 擦除

为了能够为flash型FPGA中的flash开关单元提供稳定的擦除、编程和读取操作电压，基于0.11μm 2P8M flash工艺，设计了一款用于flash型FPGA的配置电路.根据flash cell的操作条件和flash型FPGA的特点设计了层次化的字线电路、带校验功能的位线电路、低纹波的电荷泵电路、多级的电平转换电路、灵活的衬底电压电路以及配置控制电路.该配置电路是执行配置算法流程的基础，为flash型FPGA配置过程中的flash cell提供了高精度和稳定的操作电压，保证了flash cell在擦除和编程后的阈值电压分布的一致性，使flash型FPGA的性能得以充分发挥.仿真结果表明：擦除时字线的驱动能力为1.2 mA,输出电压-10.5 V,误差小于±0.1 V,建立时间为11.2μS;位线驱动能力为1.2 mA,输出电压8.8 V,误差小于±0.1 V,建立时间为7.5μS。编程时字线的驱动能力为1.2 mA,输出电压9.8 V,误差小于±0.1 V,建立时间为2.3μS;位线驱动能力为4.4 mA,输出电压-8.0 V,误差小于±0.1 V,建立时间为2.5μS.设计满足了flash cell的操作条件，最终实现对350万门flash型FPGA共26 836 992 bits(2 912 bl*9 216 wl)码流的配置.

• 单位
  中国电子科技集团公司; 无锡中微亿芯有限公司