[发明专利]一种用于可编程芯片的查找表及查找表电路

说明书

技术领域

本发明属于集成电路领域，尤其涉及一种用于可编程芯片的查找表及查找表电路。

背景技术

可编程芯片，比如现场可编程门阵列（FPGA）由规则的逻辑阵列所组成，主要包括可编程逻辑模块CLB、可配置输入输出模块IOB、可编程互连资源PI、系统控制模块与系统配置模块等。其中可编程逻辑模块CLB是FPGA的主要组成部分，是FPGA实现逻辑功能的基本单元。在FPGA中每个CLB都包含若干个查找表(LUT)、进位链、存储单元及其它基本逻辑单元。其中查找表LUT用于实现N输入任意功能的逻辑，是FPGA万能逻辑的核心。

查找表的基本功能是实现输入的各种函数组合。查找表用配置存储器实现组合逻辑函数，通过查找配置存储器的地址表，可以得到相应的组合逻辑函数输出。配置存储器存放着目标函数的真值表，输入信号通过译码电路将存储器中的相应值输出。根据构成查找表的配置存储器种类不同，查找表主要可分为三类：

1.基于SRAM（静态随机存取存储器）配置存储器的查找表，是指一种将配置数据先写入到FPGA芯片外的PROM（可编程只读存储器）中，在FPGA开始工作时再从PROM中将配置数据读入到查找表配置存储器SRAM中，从而使查找表实现特定逻辑功能的器件。其缺点是：A.掉电后配置数据会丢失，应用时需将配置数据从PROM中读取到SRAM中来完成FPGA配置；B.在受到高能粒子和宇宙射线干扰时，易发生单粒子翻转，从而发生软错误（在存在高能粒子的环境下，SRAM受到这些粒子攻击后，易发生电荷积累，造成其存储数据的翻转（数据翻转是指数据0变为数据1，或者数据1变为数据0）），导致系统崩溃，所以其抗干扰能力较差，数据可靠性和安全性比较差； C.系统功耗比较大、芯片密集度较差。 

2.基于Flash（快闪电擦除可编程只读存储器）配置寄存器的查找表，是指一种将配置数据直接写入FPGA芯片内集成的快闪EEPROM中，再用快闪EEPROM(电擦除可编程只读存储器)来配置查找表存储器SRAM,从而使查找表实现特定逻辑功能的器件。其缺点是：A.功耗比基于SRAM和反熔丝型的都要大；B.不能保证不发生软错误，数据安全性和可靠性不够高；C.数据保持时间不够久。

3.基于反熔丝（编程使原来不连在一起的点连接起来）配置存储器的查找表，是一种将配置数据直接写入查找表中的配置存储单元中，从而使查找表实现特定逻辑功能。这里查找表的配置存储单元选用OTP(一次可编程)存储器。

目前，OTP存储单元电路结构主要分为两种：

一是浮栅结构：如没有透明窗（透明窗芯片封装顶部用来接收紫外线以实现数据擦除的玻璃窗口）的传统浮栅结构的PROM(可编程只读存储器)，其写入后就不能擦除，直到数据自动消失。这种结构的缺点是在受到如紫外光，高能粒子，微波等外界环境干扰时也有可能发生数据丢失，数据安全和可靠性不够高；随着时间的推移，浮栅上的电荷会慢慢自动减少消失，所以其数据保持时间也不够久。

二是栅氧层击穿结构：如三管OTP存储单元结构。其原理是通过是否击穿MOS管来实现数据存储，击穿了则存储1，未击穿则存储0。这种单元结构存在的缺点是：编程完成后，存储1时有固定的上拉路径，但存储0时该位置无下拉路径，即悬空状态表征数据0，在遭到如紫外光，高能粒子，微波等外界环境干扰时，存储数据0的单元很容易发生软错误，造成数据串改，因此这种结构在用作查找表配置存储单元时存在严重的数据可靠性问题。

发明内容

本发明提供一种用于可编程芯片的查找表，旨在解决受外界环境干扰数据丢失或串改、数据安全和可靠性低、数据保持时间不久、发生软错误的问题。

本发明是这样实现的，一种用于可编程芯片的查找表，该查找表由一次性反熔丝配置存储器单元连接译码单元构成，所述反熔丝配置存储单元利用MOS管栅氧层击穿形成电阻连接的原理构成电路，使反熔丝配置存储单元编程为“0”后存储位置电位被永久下拉到地，编程为“1”后存储位置电位被永久上拉到电源，实现配置数据存储。