[發明專利]SRAM型FPGA動態老煉裝置及老煉方法

在審

• 申請號: 202210979863.2
• 申請日: 2022-08-16
• 公開（公告）號: CN115454756A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 趙永興;李先亞;宋芳;李永梅;楊怡;李進;蘇述鑫;張金瑞;上官彪;何康;蔣松廷
• 申請（專利權）人: 湖北航天技術研究院計量測試技術研究所
• 主分類號: G06F11/263
• 分類號: G06F11/263;G06F30/34
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 徐祥生

本發明涉及SRAM型FPGA動態老煉裝置,包括電腦、高溫箱、電源和老煉試驗板，老煉試驗板包括底板、試驗工位、FLASH芯片、通信模塊、單片機和外圍配置電路，底板為印制電路板，試驗工位為3個以上，FLASH芯片與試驗工位一一對應，外圍配置電路與FLASH芯片一一對應，單片機的激勵信號輸出端與試驗工位的激勵信號輸入端連接，試驗工位的信號輸出端與單片機的信號采集端連接，電源的輸出端與老煉試驗板的電源輸入端連接，老煉試驗板通過通信模塊與電腦通訊。老煉方法包括以下步驟：設計并下載FPGA電路功能；設計并下載單片機電路功能；連接老煉試驗板與其他設備；啟動老煉試驗。本發明成本低、兼容性好并能有效提高智能化水平和降低試驗故障率。

技術領域

本發明涉及可編程器件的老煉，具體而言是SRAM型FPGA動態老煉裝置及老煉方法。

背景技術

作為當今數字系統設計的主要硬件平臺，FPGA的主要特點就是完全由用戶通過軟件進行配置和編程，從而完成某種特定的功能，并且可以反復擦寫。市面上常見的FPGA有SRAM型、Flash型和反熔絲型三種基本類型，其中SRAM型FPGA因其速度快、成本低廉并且具有可重復編程能力而應用范圍最廣。

老煉是提高電子元器件可靠性、剔除早期失效產品的常用方法。通常，生產廠家生產出一批產品后，由于各種不確定因素，會導致同一批產品中各個元器件的可靠性不同。通過老煉試驗，在較長的時間內對元器件連續施加一定的電應力，通過電、熱應力的綜合作用來加速元器件內部各種物理、化學反應過程，促使元器件內部各種潛在缺陷如表面沾污、引線焊接不良、氧化層缺陷、硅片裂紋等及早暴露；對于無缺陷的元器件，則可以促使其電參數穩定，保證產品質量。因此，SRAM型FPGA的生產廠和使用方都需要做老煉試驗。

現有FPGA芯片老煉試驗所采用的配置方式是主動串行或被動串行模式，但其允許存儲的數據容量較小，不適合作為大容量FPGA的配置方式。

現有FPGA芯片的老煉試驗中，通常是每個單板使用1只配置芯片，并通過串行模式同時配置多只FPGA芯片，即形成一條鏈的結構，完成配置過程。該鏈條結構存在三處不足：一是若在配置過程中出現工作異常情況，由于串行結構，鏈條的任意位置都可能引發異常，因此不能準確及時的發現故障點；二是若其中某一個工位出現損傷，會導致鏈條部分缺失，將會影響整個老煉試驗板的使用，若損傷不可修復，則只能整板報廢。三是若試驗數量不及工位數量，則無法形成完整鏈條，無法開始工作。

現有老煉試驗的智能化水平不高，主要體現在以下方面：一是無法實現老煉自主啟動，現有技術需要外接多個信號源，通過信號源向FPGA輸入多種激勵信號，從而啟動老煉試驗；二是無法對FPGA的工作情況進行實時監測，仍然需要外接信號源和示波器，手動控制激勵信號輸入，通過觀察示波器顯示的輸出信號判斷FPGA工作是否正常；三是缺少對供電電源的安全監測，一旦供電電源工作異常，會因缺少安全保護操作而導致芯片燒毀。

針對現有技術的上述不足，本發明提出一種成本低、兼容性好并能有效提高智能化水平和降低試驗故障率的SRAM型FPGA動態老煉裝置及老煉方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種成本低、兼容性好并能有效提高智能化水平和降低試驗故障率的SRAM型FPGA動態老煉裝置及老煉方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種SRAM型FPGA動態老煉裝置，包括電腦、高溫箱、電源和老煉試驗板，其特征是老煉試驗板包括底板、試驗工位、FLASH芯片、通信模塊、單片機和外圍配置電路，底板為印制電路板，試驗工位為3個以上，FLASH芯片與試驗工位一一對應，外圍配置電路與FLASH芯片一一對應，單片機的激勵信號輸出端與試驗工位的激勵信號輸入端連接，試驗工位的信號輸出端與單片機的信號采集端連接，電源的輸出端與老煉試驗板的電源輸入端連接，老煉試驗板置于高溫箱內，老煉試驗板通過通信模塊與電腦通訊。

進一步地，所述試驗工位為10個。