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你的航天器闪光吗？

文章：Rajan Bedi

flash FPGA是空间应用中理想的数字板上处理技术:它不易挥发，但可以在原型和在轨过程中重新编程。

Flash FPGA是适用于空间应用的理想数字车载加工技术：它的非易失性尚未在原型和轨道内重新编程。您的预期功能，即配置，存储在浮栅晶体管内的电荷，这是对辐射扰乱的免疫。

基于闪存的FPGA的非波动性避免了外部配置内存的需要，以在上电时重新启动预期的功能。这会节省PCB上的物理空间，降低功耗，并且在某些情况下，消除了对额外电压调节器的需求。总的来说，使用基于闪存的FPGA理性您的BOM！

基于闪存的fpga的结构不同于坚固的SRAM设备，从根本上来说，对于空间级部件来说，存储配置数据的每个比特需要的晶体管要少得多，例如12比2。因此，对于相同的几何形状，基于闪存的fpga消耗更少的能量。在闪光织物中产生更细的粒度允许非常高的逻辑利用率，提高路由和性能。

去年年底，Microsemi宣布将提供其65纳米的352引脚CQFP版本RTG4 FPGA．我真的对这个最新的部分很感兴趣，因为它为航天工业提供了65纳米超深亚微米技术的性能和功耗优势，如果你实际上不需要720 I/O。CQ352的模具与最初的RTG4150-1xx1657相同，但采用了更“用户友好”的包装，卫星制造商传统上认为这种包装更容易组装和安装。有166条I/O和4条高速串行链路。

图1原始的1657柱RTG4和它的新的352引脚CQFP变体

RTG4雷达硬FPGA包含151,825个逻辑元件，每个元件包含一个TMR触发器和一个SET滤波器。它的用户内存支持SECDED EDAC和逻辑相邻的位已经交错在物理布局中，以防止多位打乱。该器件采用了65纳米的批量工艺，外延层可以减少锁存。与以前的空间级闪光器件相比，用于将两个路由轨道或一个信号连接到逻辑元件的输入或输出的浮动门开关/单元的设计得到了改进:RTG4实现了一种间接耦合互连方案，提供了总剂量耐受> 100 kRad (Si)，而不会导致传播延迟或功能损失的增加。

表中的表图2比较两部分的规格。这些设备之间的显著区别是，新的CQFP版本包含更少的I/O和更少的高速串行链路。

图2规格1657栏和352引脚，RTG4闪光FPGA

由于雷达硬模是相同的，原始处理性能保持不变:对于新的352引脚器件，从绝对意义上说，I/O和SERDES消耗相对较少的功率，作为逻辑利用的功能的整体耗散的一个百分比。图3.显示了基于300mhz系统时钟和12.5%切换率的Microsemi功率估计器电子表格计算出的预测。实线表示不同I/O格式相对于左y轴的总设备消耗，而虚线表示I/O相对于右y轴的比例。大部分的能量被逻辑、时钟和数学模块消耗掉了。

以“1657”为前缀的轨迹绘制了较大的1657列部分使用其全部720个I/O的预测设备消耗。当使用LVCMOS25时，总功耗仅比等效的352引脚部分高0.5%。在LVDS信号系统中，电源消耗的增长幅度更大，逻辑利用率从22%上升到8%，I/O占比也有更显著的增长。