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FPGA技术调研报告

报告使用范围很广。按照上级熔丝型FPGA。与传统FPGA平面型散布的逻辑模块、连线、开关矩阵的布局不同，反熔丝型FPGA采用紧凑、网格化密集布局的平面逻辑模块结构。利用位于上下逻辑模块层之间、金属对金属的可编程反熔丝内部连接元件实现器件的连接，减小了通道和布线资源所占用的空间。在编程之前，该连接元件为开路状态，编程时，反熔丝结构局部的小区域内具有足够高的电流密度，瞬间产生较大的热功耗，融化绝缘层介质形成永久性通路。
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此类产品采用SRAM或FlashEPROM控制的开关元件，其优点是可反复编程。配置程存放在FPGA外的存储器中，系统上电时，配置程加载到FPGA中完成硬件功能的定制化。其中，SRAM型FPGA还可以在系统运行中改变配置，实现系统功能的动态重构。但是，此类FPGA掉电后存储的用户配置逻辑会丢失，只能上电后重新由外部存储器加载。FlashEPROM型FPGA具有非易失性和可重构的双重优点，但不能动态配置，功耗也比SRAM型FPGA高。此类FPGA由于配置数据存储在FPGA内的SRAM存储器中，可编程逻辑开关采用多路选择器实现，内部逻辑功能采用基于SRAM结构的查找表实现，这些部位都属于单粒子翻转效应敏感型半导体结构。因此，在航天应用中要特别注意。具有代表性的、并取得航天应用成功经验的产品是Xilinx公司的基于SRAM型Virtex系列的FPGA产品。
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FPGA在国内外的航天、空间领域，特别是商用卫星得到了广泛的应用。据统计，在国内外深空探测、科学及商用卫星共60个项目中都用到了FPGA，军用卫星项目中也有多个项目用到FPGA。

Actel的耐辐射和抗辐射FPGA自从在1997年火星探路者（MarsPathfinder）以及随后的勇气号、机遇号任务中取得成功后，其FPGA继续用于NASA、ESA的火星探测任务。Actel的耐辐射和抗辐射器件用于火星探测器的控制计算机，执行从地球到火星6个月飞行的导航功能。在火星探索者漫游器（ExplorerRover）的照相机、无线通信设备中均采用了Actel器件。ESA的火星快车轨道卫星中，固态记录器使用了20多个ActelFPGA器件。Actel公司的FPGA器件已用于德国航天领域(DLR)双光谱红外探测(BIRD)卫星中。BIRD是全球首个采用红外传感器技术的卫星，以探测和研究地球上的高温事件，如森林山火、火山活动、油井和煤层燃烧等。超过20个高可靠性FPGA用干卫星有效载荷数据处理、存储器管理、接口和控制、协处理以及红外摄影机的传感器控制等多个关键性功能中。
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同ACTEL相比，Xilinx公司用于航天、空间领域的产品研制较晚，但是，其功能强大、性能高、可重新配置的民用塑封产品向宇航级产品的过渡、全面提高抗空间辐射能力，逐渐成为空间电子产品设计中常用的FPGA产品，并将获得越来越广泛的应用。
Xilinx的Virtex耐辐射FPGA被用于2003年发射的澳大利亚的军民混用通信卫星OptusCL，在卫星的UHF有效载荷中，XilinxVirtexFPGA(XQVB300）用来实现地球数据的信号处理算法，并使用了Xilinx提供的IP核。
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Xilinx的加固FPGAXQR4062XL被用于2002年发射的澳大利亚科学卫星Fedsat（联合卫星，用于研究磁层）的高性能计算有效载荷。HPC-1是第一例在星载计算机系统的标准运行中