[发明专利]一种反熔丝FPGA的片上监测电路

说明书

本发明公开一种反熔丝FPGA的片上监测电路，属于半导体集成电路技术领域。所述反熔丝FPGA的片上监测电路，包括偶数级的延时单元电路和一个与非门电路；所述延时单元电路相串联后连至所述与非门电路的一个输入端；所述与非门电路的另一个输入端接入监测使能信号En；所述与非门电路的输出端连接第一个延时单元电路的输入端形成环形电路。在反熔丝FPGA芯片制造出来后，将延时单元电路中的反熔丝单元编程，分别使信号通过不同数量的反熔丝单元，从而评估反熔丝FPGA被用户编程配置后信号在不同情况下传输经过不同数量的反熔丝单元时的速度性能。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别涉及一种反熔丝FPGA的片上监测电路。

背景技术

在电子系统中，FPGA可以根据用户的配置，灵活实现用户定制的各种不同功能，从而得到广泛的应用。FPGA根据编程逻辑结构的不同，可以分为基于SRAM的FPGA、基于反熔丝单元的FPGA和基于Flash结构的FPGA等。由于反熔丝单元占用版图面积小，同等规模下，反熔丝型FPGA的布线资源比SRAM型FPGA丰富的多。反熔丝FPGA编程后，掉电后程序不丢失，上电时不需要重新加载编程配置信息，使用方便，具有良好的安全性和保密性。同时反熔丝单元结构天然具有良好的抗辐射性能，可靠性高，适合军用和宇航应用。反熔丝单元由两个导通电极层之间加一层反熔丝介质构成。反熔丝单元在未编程前具有绝缘特性，电阻高达几十兆欧姆；反熔丝单元在二个电极层之间施加编程电压，对反熔丝单元进行编程，在二个导通电极层之间形成导电丝，呈现出导通特性，具有较小的电阻。

反熔丝根据电极和反熔丝介质材料的不同，分为不同的类型，形成不同的反熔丝工艺。根据反熔丝工艺的不同，以及编程电压、编程电流、编程脉冲等的不同，反熔丝单元在编程后的电阻都有不同。即使在同一个工艺下，不同的流片批次，同一批次的不同圆片，同一圆片的不同反熔丝FPGA芯片上的反熔丝单元的编程后电阻都会有区别。反熔丝单元编程后的电阻对反熔丝FPGA编程后的性能有重要的影响。反熔丝FPGA根据用户的不同功能要求进行定制化编程配置，对部分反熔丝单元进行编程，从而使得反熔丝单元导通，通过导通的反熔丝单元来进行信号的连接，从而来实现用户需要的功能，同时还需要实现较高的性能。编程配置后的反熔丝FPGA，大量的信号都需要通过编程后的反熔丝单元和逻辑门来进行传输。当编程后的反熔丝单元的电阻较大时，则会导致信号的传输速度降低，从而影响反熔丝FPGA功能的速度性能，甚至可能会导致性能不能满足用户的要求。

为了对反熔丝FPGA编程后的性能进行评估和监测，传统的方式是在流片时采用PCM电路进行监测，PCM电路中设计了反熔丝单元阵列，在流片后对PCM中的反熔丝单元进行编程和测试，测量反熔丝单元的编程后电阻，从而估算反熔丝单元对反熔丝FPGA编程后性能的影响。但这种方法不能准确评估实际的每个反熔丝FPGA芯片编程后信号的传输延时，监测反熔丝单元的性能是否满足用户的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种反熔丝FPGA的片上监测电路，以解决目前难以准确监测每个反熔丝FPGA编程后信号的传输速度的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种反熔丝FPGA的片上监测电路，包括：

偶数级的延时单元电路和一个与非门电路；

所述延时单元电路相串联后连至所述与非门电路的一个输入端；所述与非门电路的另一个输入端接入监测使能信号En；所述与非门电路的输出端连接第一个延时单元电路的输入端形成环形电路。

所述延时单元电路包括反相器INV、使能NMOS管M2、反熔丝单元AFX、编程通路X0、X1和隔离NMOS管M0、M1，所述使能NMOS管M2与所述反熔丝单元AFX并联；其中，

所述反相器INV的输入端为延时单元电路的输入In端口，输出端连接A节点；

所述隔离NMOS管M0的漏端连接A节点，栅端连接PUMP信号，源端连接B节点，衬底连接地；