[GBK] 国外抗辐射加固FPGA研制情况概述(1)

L B NL 1.65V R es et L B NL 1.77 V Multiplier
L B NL 1.77V R es et L B NL 1.65V Multiplier
L B NL 1.65V Inverter + R egis ter L B NL 1.65V A ND
L B NL 1.95 R egis ter 125°C UC L 1.65V Multiplier
ATMEL抗辐射加固设计、CMOS工艺 FPGA产品
C onfiguration S E U
1.00E -02 1.00E -03
c m2
1.00E -04
X -S ec tion / devic e
1.00E -05
1.00E -06
1.00E -07 0 10 20 30 LE T 40 MeV /(mg/c m2) 50 60 70 80
HONEYWELL 抗辐射加固FPGA研制情 况
图3. HONEYWELL SOI FPGA 芯片照相
JAXA 抗辐射加固FPGA研制情况
• JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency) 已 经着手研制抗辐射加固FPGA，据资料显示 其已于2009年7月完成等效450K系统门SOI FPGA的研制； • 其采用0.15um，PD-SOI工艺，并进行了抗辐 射加固设计； • 1.5V的内核供电，3.3V的IO供电； • SEU/SET free up to LET 64MeV/(mg/cm2) • TID 100 krad(Si)
Now
July 2010 July 2010 Nov 2010 Jan 2011
Nov 2010 Jan 2012
HONEYWELL 抗辐射加固FPGA研制情 况
• HONEYWELL公司从2003开始着手研制SOI基 耐高温FPGA,并于2005年10月左右完成设计 流片； • 据资料显示HONEYWELL研制的此款FPGA功 能架构上等同于ATMEL的AT6010产品，内部 含有30000等效门，6400个寄存器，204个 用户IO,采用HTSOI 0.8um工艺实现，耐 225℃高温. • 芯片面积达12mm X 16mm • 图3是该款FPGA的版图照相
ATF280系列抗辐射特性：
– – – – ATC18RHA, 0.18µm technology TID tested up to 300 Krad without parameters drift No SEL up to 70 MeV.cm² /mg@125°C SEU:
• ATC18RHA SEU hardened DFF: LET threshold of 30 MeV/mg/cm2) • Genesys memory synthesizer: LET threshold of 25 MeV/mg/cm2), • very good SEU hardening results obtained for the compiled memories when used with error correction code (very low saturated cross section), resulting into a bit error rate improved by a factor > 1000 in GEO orbit. • sensitivity of the standard DFF to SEU (LET threshold of 2 MeV/mg/cm2). • very low SEU sensitivity of the ATC18RHA PLL. • for small memory blocks, the interest of using the SEU hardened synthesized memories rather than the compiled memories, even with Error Correction Code (error rate per bit improved by a factor > 100). • 图2-1，图2-2描述了 ATF280E配置位的SEU特性
ATMEL 抗辐射加固FPGA研制情况
• ATMEL公司目前已经形成多款具备自主架构 的抗辐射加固FPGA产品，并为其配套设计 了抗辐射加固的EEPROM，其FPGA产品包括: 抗辐射加固设计、CMOS工艺产品，及SOI CMOS工艺抗辐射加固产品，图1是ATMEL公 司抗辐射FPGA产品的发展、规划线路图：
JAXA 抗辐射加固FPGA研制情况
据资料显示其合作的FOUNDARY 主要 是日本的OKI，右图是OKI的PD-SOI工 艺的参数
谢谢！
表1 . AT40K系列产品逻辑单元与配置单元规模
ATMEL抗辐射加固设计、SOI CMOS 工艺产品
ATFS450 FPGA 特性：
• • • • • • • • • • • • • • • ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ ������ OSC 150nm SOI process Latch-up free Far more easier SEU/SET hardening (smaller die size) 450K equivalent ASIC gates 152x152 core cells 75 MHz internal performance 3.3V and 1.8V programmable IO and 1.5V array bias voltages 230 cold sparing and PCI Compliant I/O pads Radiation hardened FreeRAM™180 KBits 8 pairs LVDS 240Mbps transceivers and 8 pairs LVDS 240Mbps receivers 8 Global SEU/SET immune Clocks Package MQFPF256 (118 IOs), MQFPF352 (214 IOs) Radiation hardness Heavy ions Latch-up free at LET of 70 MeV/mg/cm² at 125°C SEU/SET free at LET of 64 MeV/mg/
国外抗辐射加固FPGA研制情况 概述
----------研制单位介绍 ----------研制情况介绍
吴利华 中科院微电子所 11-26-2010
国外开展抗辐射加固FPGA研制机构
据目前可查，国外已开展抗辐射加固FPGA研制的 机构主要位于美国、日本，包括以下三家：
• ATMEL公司 （美国） • HONEYWELL公司（美国） • JAXA (Japan Aerospace Exploration Agency)（日本）
ATMEL抗辐射加固设计、SOI CMOS 工艺产品
• ATMEL抗辐射加固设计、SOI CMOS工艺FPGA产 品主要包括AT40K系列及ATFS450系列产品，其 中AT40K系列产品规模较小， ATFS450系列主要 为中等规模FPGA
ATMEL抗辐射加固设计、SOI CMOS 工艺产品
下表是AT40K系列产品逻辑单元及配置单元的规模：
Hale Waihona Puke TMEL 抗辐射加固FPGA研制情况
图1. ATMEL 抗辐射FPGA发展线路图
ATMEL抗辐射加固设计、CMOS工艺 产品
• ATMEL抗辐射加固设计、CMOS工艺FPGA产品主要包括ATF280系列, 以ATF280E 为列其特性如下：
ATMEL抗辐射加固设计、CMOS工艺 FPGA产品
ATMEL 抗辐射加固FPGA产品
ATMEL抗辐射加固设计FPGA产品的供货情况：
• • • • • • • • • • • AT40KEL040 ATF280F Samples Engineering Models (after full characterization) - ATF280F-2J-E - ATF280F-KA-E Flight Models (QML-Q, QML-V) ESCC evaluation ATFS450 1st samples Flight Models Now
L B NL 1.65 R egis ter UC L 1.65V R es et
图2-1. SEU sensitivity of ATF280E configuration bits
ATMEL抗辐射加固设计、CMOS工艺 FPGA产品
图2-2. SEU sensitivity of ATF280E configuration bits