一种基于FPGA的抗辐射加固星载ASIC设计方法

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1、V01．25No．4航天器工程第25卷第4期74SPACECRAFTENGINEERING2016年8月一种基于FPGA的抗辐身,-JtJn固星载ASIC设计方法常克武1王海涛2张弓2汪路元2(1中国卫星导航系统管理办公室，北京100054)(2北京空间飞行器总体设计部，北京100094)摘要针对静态随机存储器(SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)空间应用的问题，提出了基于FPGA星载抗辐射加固专用集成电路(ASIC)设计的全流程，并重点对扫描链设计、存储器内建自测试、自动向量生成、ASIC封装设计、散热设计、加电振动试验等关键点的设计方法和注意事项进行了

2、介绍。通过设计、测试、封装、试验，实现了基于静态随机存储器型FPGA转化为抗辐射加固ASIC。ASIC抗辐射总剂量大于100krad(Si)，抗单粒子闩锁(SEL)阈值大于75MeV·cm2／mg，抗单粒子翻转(SEU)阈值大于22MeV·cm2／mg，满足空间应用的要求，具有很好的应用前景。关键词专用集成电路；空间环境辐射；单粒子效应；设计流程中图分类号：V473文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2016．04．012ADesignMethodforRadiationHardenedSpace-borneAISCBase

3、donFPGACHANGKewulWANGHaita02ZHANGGon92WANGLuyuan2(1ChinaSatelliteNavigationOffice，Beijing100054，China)(2BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Beiiing100094，China)Abstract：FocusingontheproblemofSRAMappliedinspaceenvironment，thispaperpresentsadesignflowofaspace—borneradiationh

4、ardenedASIC(applicationspecificintegratedcircuit)whosedesignisbasedonFPGA，mainlyintroducesthedesignmethodsandrelatedconsiderationofscanchain。MBIST(memorybuiltinselftest)，ATPG(automatictestpatterngeneration)，packagedesign，heatdissipationandelectrifiedvibrationtestwhicharekeypoitstoth

5、eprocessofASICdesign．Throughdesign，verification，packageandtest，theSRAMconvertstOradiationhardenedASIC．Thetotalanti—radiationdoseofthisASICisgreaterthan100krad(Si)．Moreo—ver，thesingleeventlatch—upthresholdenergyofthisAISCisgreaterthan75MeV。cm2／mg，whileitsSEUthresholdenergyisgreaterth

6、an22MeV·cm2／mg．Anti—radiationcharacteristicsofASICwillgivesitabrightfutureforextension．Keywords：applicationspecificintegratedcircuit(ASIC)；spaceradiation；singleeventupseteffects；designflow1引言近年来，随着用户对提高卫星功能和性能要求的急迫增长，卫星系统对星载电子产品提出了集成度高、质量轻、体积小、功耗低等一系列要求，静态随机存储器(StaticRandomAcessMemo

7、rizer，SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)由于其集成收稿日期：2016-05—19；修回日期：2016-06—08作者简介：常克武，男，硕士研究生，工程师，从事导航卫星总体设计与研制管理工作。Email：changkewu@163．com。第4期常克武等：一种基于FPGA的抗辐射加固星载ASIC设计方法75度高、资源丰富、设计灵活、易于修改等特点在卫星上得到广泛应用[1]。但是，由于卫星运行在空间辐射环境中，FPGA容易受太空射线影响而产生单粒子效应，并且器件的集成度越高，单粒子效应的影响就越显著，这严重影响和制约着航天电子仪器设备在轨工作的连续性和

8、稳定性，严重影响了卫星性能的发挥。在国