[实用新型]交错排列式可编程逻辑器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及可编程器件技术，特别涉及现场可编程逻辑器件。

背景技术

现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称“FPGA”）的核心部分由可编程逻辑单元（Programmable Logic Block,简称“PLB”)和可编程互连单元组成，可编程逻辑单元通过可编程互连单元相连，如图1所示。在大规模FPGA芯片中，可编程互连资源占芯片面积的70%以上，同时互连延时也占平均路径延时的70%以上，因此布线资源的性能很大程度上决定了FPGA器件的性能。传统的互连结构把互连资源划分为水平互连资源和垂直互连资源，而应用中需要的互连的两个逻辑单元往往不在一条水平或者垂直线上，因此不管这两个逻辑单元距离多近，连接这两个逻辑单元至少都要经过一个可编程开关，这样对FPGA的速度影响很大且浪费资源。

Sumanta Chaudhuri在“Diagonal Tracks in FPGAs:A Performance Evaluation”,International Symposium on Field Programmable Gate Arrays 2009,p245-248中提出了一种45度的布线资源种类，但这只是传统结构的一种简单扩充。在工业界，XILINX在VIRTEX-II芯片中提出了直接互连概念（direct connection），其主要思想就是增加一种叫直接互连的互连资源，可以直接连接一个逻辑单元旁边的8个逻辑单元，而不需要经过可编程开关，这样能够加快一些邻近距离连线的速度，但是对其他较长连线还是无能为力。

申请号为CN201210189713.8的中国专利中提出了一种蜂窝状六边形的现场可编程门阵列(FPGA)结构，其基本逻辑单元（简称CLB,与本文PLB相同）结构为六边形，如图2所示，可编程互连单元具有三轴结构，每个轴向相差60度，分布在3条对角线方向（0度、120度、240度），互连结构环面连接特性，在斜向连接的时候比传统结构连线短,速度较快.

但是，本发明的发明人发现，深亚微米集成电路的生产工艺设计规则一般都只允许水平和垂直方向走线，少数工艺允许存在45度连线，因此六边形的单元结构、交错60度角的三轴连线方式是无法直接在芯片上实现的。此外，上述结构单元为六边形，在芯片的四边形成锯齿状，浪费了芯片面积，而最终生产的芯片是长方形或者正方形。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交错排列式可编程逻辑器件结构，在斜向连接时比传统结构连线短、经过开关少，器件速度较快、占用面积较小，且该交错排列式结构与现有深亚微米集成电路生产工艺兼容，便于批量生产。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式公开了一种交错排列式可编程逻辑器件，包括可编程互连单元和由多个矩形PLB构成的可编程逻辑阵列，其中每个PLB的放置方向相同，并且与六个PLB相邻；

上述PLB在一组对边方向上的两侧分别与两个PLB相邻，该相邻的两个PLB在该PLB的另一组对边方向上与该PLB相互交错，该PLB在该另一组对边方向上的两侧分别与一个PLB相邻。

本实用新型实施方式与现有技术相比，主要区别及其效果在于：

本实用新型提供了一种交错排列式可编程逻辑器件，包括可编程互连单元和由多个矩形PLB构成的可编程逻辑阵列，通过交错排列，一个PLB可与六个PLB相连，具有三个方向的互连通道，能够方便地实现斜向连线，在斜向连接时比传统结构连线短、经过开关少，器件速度较快、占用面积较小；此外，该交错排列式结构与现有深亚微米集成电路生产工艺兼容，便于批量生产。

进一步地，根据相应的连线方式设置上述PLB的长宽比，使得三个互连通道连线长度一致，从而三个互连通道的电学性能相近。

进一步地，通过不同输入输出模块相互配合，消除交错结构带来的锯齿边，形成一个四边平整的可编程逻辑器件，与生产的芯片形状相适应，节省芯片面积。

附图说明

图1是现有的一种可编程逻辑器件的结构示意图；

图2是现有的另一种可编程逻辑器件的结构示意图；

图3a，图3c是现有的可编程逻辑器件的可编程逻辑单元的结构示意图；

图3b是本实用新型第一实施方式中一种交错排列式可编程逻辑器件的可编程逻辑单元的结构示意图；

图4是本实用新型第一实施方式中一种交错排列式可编程逻辑器件的可编程逻辑单元的结构示意图；

图5a、图5b是本实用新型第一实施方式中一种交错排列式可编程逻辑器件的可编程逻辑单元的连线结构示意图；