[发明专利]电阻开关阵列的路由和编程

说明书

本发明公开了涉及在具有可编程电阻开关阵列的集成电路（IC）上路由和编程电路的多种结构和方法。在一些实施例中，路由结构使用密集布置的电阻开关阵列以提供路由进和路由出逻辑区域的高效选择电路。在其他实施例中，提供编程电路以帮助保持通过将被编程的电阻开关阵列的编程电流相对恒定。在其他实施例中，提供了用于编程电阻开关而不违反给定功率约束的方法。这些以及其他实施例在本文被进一步描述。

技术领域

本发明涉及电阻开关阵列的路由和编程。

背景技术

电阻开关元件，例如使用导电桥的电解元件，被提出作为配置随机存储器(CRAM)和在具有可编程元件的集成电路(IC)中普遍存在的传输门晶体管开关的替代。这种IC的一个实例是现场可编程门阵列(FPGA)。电阻开关元件不必要限制为导电桥器件，并且本文使用的术语“电阻开关”和“可编程电阻开关”通常代表可配置为执行至少两种模式中的一种的电阻元件，这两种模式包括高阻抗模式(其中的电阻元件实质上相当于开关的OFF(关闭)状态)和低阻抗模式(其中的电阻元件实质上相当于是开关的ON(开启)状态)。

在过去的FPGA路由结构中，选择电路的各级(例如，多路复用器或“复用器”)被用于路由主路由线(例如，跨越逻辑区，例如逻辑阵列模块或者“LAB”，的横向通道线和纵向通道线)和每个LAB内的逻辑元件输入之间的信号。例如，在一些结构中，进入LAB的复用器的第一级(有时指LAB输入复用器或“LIM”)可被编程为从子路由线中选择信号，然后，被LIM选择的子线可以通过编程第二级复用器(有时指逻辑元件输入复用器或“LEIM”)被选择。独立的复用器(有时是指驱动器输入复用器或“DIM”)选择来自逻辑元件的输出，并将其提供给路由线驱动器。在一些实现中，DIM除了从本地LAB输出中选择输入外，也可以从其他路由线中选择输入信号。

用于选择电路，例如上如描述的LIM，LEIM和DIM，的可编程开关经常与和传输门晶体管联接的CRAM元件一起实现，CRAM元件保持“1”或“0”状态以控制晶体管的开启或关闭。

用于编程选择电路和用在编程逻辑元件中的CRAM元件通常包括跨越FPGA编程逻辑区域的可编程阵列。在一个典型的实现中，该阵列可一次编程一列。在一个编程周期中，选择一列(基于地址寄存器中的地址数据)，然后将已加载到数据寄存器元件中的行编程数据移到已选列的CRAM元件中。在编程区域内，CRAM的整列在单个时钟周期内被编程，这种编程需要相对少的功率。通过使用单个驱动器连同地址寄存器选择该列。

鉴于CRAM元件和相关的传输门晶体管的管芯成本，现有的布线结构通常只为进入LAB逻辑源的LAB附近少量的子路由源提供潜在连接。例如，在一些实现中，尽管基本上LAB附近的横向和纵向通道内的所有路由线都被连接到LAB中的LIM输入端，但是LAB的LIM开关总数仅提供可能的LIM输入到输出连接的大约5％。

在这个背景下提出了本发明实施例。

发明内容

尽管已被实现的实例电路包括几百甚至几千个电阻开关，但是实际使用可编程电阻开关的现场可编程门阵列(FPGA)将使用电阻开关阵列，其元件数量比迄今为止实例电路中包含的元件数量大几个数量级。这种基于电阻开关阵列的FPGA以前还没有被实现。