[發明專利]一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA

有效

• 申請號: 202110065921.6
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112953534B
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 馮長磊;魏曉飛;陳雷;李光北;胡培峰;田嶺;秦賀;武昊男;吳鵬;張濤;賈森
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: H03M1/08
• 分類號: H03M1/08
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 胡健男

1.一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：包括可編程邏輯單元、高速并行模數轉換單元、低速串行模數轉換單元、數模轉換單元和刷新單元；

高速并行模數轉換單元采集陀螺信號并實現模數轉換，得到數字信號1，送至可編程邏輯單元；可編程邏輯單元對高速并行模數轉換單元輸出的數字信號1按照預先設定的數據處理要求進行數據處理，得到可編程邏輯單元的輸出信號1，送至數模轉換單元，數模轉換單元實現信號的數模轉換，得到模擬信號1，并輸出至外部；

刷新單元通過調取外部存儲器中預存的配置數據，利用配置數據對可編程邏輯單元進行配置；刷新單元根據可編程邏輯單元的型號確定刷新數據長度，調取外部存儲器中預存的配置數據并按照確定的刷新數據長度對配置數據進行數據長度設置，利用數據長度設置后的配置數據對可編程邏輯單元進行重新配置實現對可編程邏輯單元的刷新，從而實現可編程邏輯單元的配置與刷新;

低速串行模數轉換單元，采集溫度傳感器信號并實現模數轉換，得到數字信號2，送至可編程邏輯單元；可編程邏輯單元對低速串行模數轉換單元輸出的數字信號2按照預先設定的數據處理要求進行數據處理，得到可編程邏輯單元的輸出信號2，送至數模轉換單元，數模轉換單元實現信號的數模轉換，得到模擬信號2，并輸出至外部。

2.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：刷新單元根據可編程邏輯單元的型號確定刷新數據長度，調取外部存儲器中預存的配置數據并按照確定的刷新數據長度對配置數據進行處理，刷新單元利用處理后的配置數據對可編程邏輯單元進行重新配置實現對可編程邏輯單元的刷新，在混合信號FPGA置于輻射環境中發生單粒子翻轉時進行。

3.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：可編程邏輯單元、高速并行模數轉換單元、低速串行模數轉換單元、數模轉換單元和刷新單元為五種功能單元；耐輻射混合信號FPGA集成的五種功能單元，均為裸芯，且均具備耐輻射性能,采用系統級封裝技術，耐輻射混合信號FPGA為上下雙腔體陶瓷封裝，上下腔體采用氣密性封裝，通過引線鍵合、基板布線等在耐輻射混合信號FPGA中集成五顆耐輻射裸芯。

4.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：可編程邏輯單元為SRAM型現場可編程門陣列。

5.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：所述的耐輻射混合信號FPGA，能夠為宇航用陀螺電子產品進行混合信號采集、數據處理。

6.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：可編程邏輯單元，為高速、高密度、具有100萬等效系統門的SRAM型現場可編程門陣列；

高速并行模數轉換單元，具有14位分辨率、10MSPS采樣率；

低速串行模數轉換單元，具有8個模擬輸入通道、12位分辨率、1MSPS采樣率；

數模轉換單元，具有14位轉換精度、50MSPS更新率；

刷新單元，最高刷新時鐘20MHz，可實現SRAM型可編程邏輯單元刷新，實現除BRAM、SRL16、LUTRAM內容以外的配置。

7.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：混合信號FPGA既可實現接收模擬信號，完成模數轉換；又可實現接收數字信號，完成數模轉換；既可實現通用FPGA邏輯，也可提供陀螺數據采集，數字信號處理功能；內嵌刷新單元可在混合信號FPGA發生單粒子翻轉時對內部可編程邏輯單元進行實時刷新，以快速恢復混合信號FPGA運行。

8.根據權利要求1所述的一種基于系統級封裝的耐輻射混合信號FPGA，其特征在于：根據功能需求可僅配置高速并行模數轉換單元、低速串行模數轉換單元或數模轉換單元，實現信號轉換或信號輸出；可編程邏輯單元通過數據通道連接耐輻射混合信號FPGA外部；數據通道為可編程邏輯單元的通用I/O，可與耐輻射混合信號FPGA外圍模塊或接口實現數據交互，提供豐富的用戶可編程資源。