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辐射加固SOI工艺FPGA的设计与验证(二)的综述报告
辐射加固(SRR)技术因其适用于航空航天和核电等领域的特点，近年来备受关注。在FPGA领域，针对SRR技术的研究也在不断深入，目的在于提高FPGA的辐射抗性能力，使其能够在辐射环境下更加稳定地运行。本文将对辐射加固SOI技术在FPGA中的应用进行综述。
一、辐射加固SOI工艺简介
SiliconOnInsulator(SOI)技术是一种改进的CMOS工艺，通过将晶体管和硅基板之间的绝缘层替换为氧化硅等绝缘材料，减少了串扰和电源噪声等现象，提高了芯片的稳定性和可靠性。辐射加固SOI工艺是在SOI基础上发展而来，它是一种将硅层和绝缘层之间添加掺杂离子阻挡的方式，可以提高芯片的抗辐照能力，从而满足航空航天和核电等领域的高要求。
二、FPGA中SOI工艺的应用
1.设计全隔离结构
在FPGA中，将辐射敏感的逻辑和存储部件分离，形成全隔离结构，能够使其更加抗辐照。具体来说，FPGA由多个可编程逻辑块、可编程交换元、内部总线和存储器组成，通过对这些部件进行隔离，使得FPGA在辐照环境下的稳定性更高。
2.采用软核替代硬核
软核是指可替代固化在芯片中的硬件逻辑的逻辑模块，其灵活性和可定制性更高。硬核往往是定制的，辐射环境下的稳定性差，而软核则能够通过芯片的配置来实现定制功能，对于辐射环境也更加可控。
3.优化MOS晶体管的设计
MOS晶体管是FPGA的核心组成部分，针对其在辐照环境下易出现漏电流、毛刺等现象，可采用双栅SOIMOSFET、掺铁SOIMOSFET等优化设计，提高晶体管的辐射抗性能力。
4.优化FPGA片内总线
FPGA片内总线往往是连接各个逻辑模块和存储器的传输通道，在高辐射环境下，由于总线上的传输信号可能会受到串扰和电源噪声等影响，导致数据传输错误或丢失。因此，对总线的优化设计，如添加隔离电容、使用差分信号、增加引脚等措施，能够有效提高总线在辐射环境下的稳定性。
三、验证方法
对于采用了SOI工艺加固的FPGA，需要进行辐射测试以验证其辐射抗性能力。常用的验证方法有：
1.电离辐射试验
在该试验中，将FPGA芯片放置在电子束或质子束下，通过掌握其输出结果、功耗和时序等数据，分析FPGA芯片在辐射环境下的抗性能力。
2.性能退化试验
该试验通过对比在正常环境下的性能数据和在辐射环境下的性能数据，分析FPGA芯片在辐射环境下的性能退化情况，以验证其抗辐照能力。
3.建模和仿真
通过对FPGA的电路进行建模和仿真，分析其在辐照环境下的工作情况，并进行校准以提高仿真结果的精度和准确性。
四、总结
本文对辐射加固SOI工艺在FPGA中的应用进行了简单的综述，并列举了常见的验证方法。SOI工艺的应用能够有效提高FPGA在辐射环境下的稳定性和抗性能力，有望推动FPGA在航空航天和核电等领域的应用。