JP2780686B2 - フィールドプログラマブルゲートアレイ検証方法 - Google Patents

フィールドプログラマブルゲートアレイ検証方法

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JP2780686B2
JP2780686B2 JP7282936A JP28293695A JP2780686B2 JP 2780686 B2 JP2780686 B2 JP 2780686B2 JP 7282936 A JP7282936 A JP 7282936A JP 28293695 A JP28293695 A JP 28293695A JP 2780686 B2 JP2780686 B2 JP 2780686B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフィールドプログラ
マブルゲートアレイ(以下、FPGAと称す)検証方法
に関し、特にアンチヒューズ型のFPGAを検証するF
PGA検証方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プログラミング後に導通するタイプのヒ
ューズ、すなわちアンチヒューズ型のFPGAは、顧客
サイドにおいて、論理設計した回路の素子配置および配
線をプログラミングすることができるため、顧客仕様の
FPGA開発が短納期となり、製品開発時の仕様確認お
よびサンプル試作、そして、量産立ち上げ時の少量生産
に用いられている。このアンチヒューズ型のFPGA開
発TATをさらに短縮するため、一般のEWS(Eng
ineering Work Station),PC
(Personal Computer)などを用い
て、論理設計し、この設計情報に基づき論理シミュレー
ション、回路素子の配置配線設計および遅延シミュレー
ションを実施し、プログラミング前に検証している。こ
の後、書込装置などを用いて、プログラミングし、低速
ファンクションテストを実施している。
【0003】このとき用いられるEWSなどは、一般
に、回路図およびテストパターンの情報作成を支援する
支援手段と、回路図およびテストパターンの情報に基づ
き論理シミュレーションする論理シミュレーション手段
と、回路図の情報に基づき回路素子を配置配線する配置
配線手段と、回路素子の回路定数から回路の各信号パス
遅延値を算出する遅延値算出手段と、各信号パス遅延値
に基づき遅延シミュレーションする遅延シミュレーショ
ン手段とを備えている。また、書込装置などは、検証さ
れた設計情報を入力し、FPGAのアンチヒューズをプ
ログラミングするプログラミング手段と、プログラミン
グによりFPGA上に構成された回路を低速ファンクシ
ョンテストするテスト手段とを備えている。
【0004】図2は、このEWS,書込装置などを用い
た従来のFPGA検証方法を示すアンチヒューズ型FP
GAによる開発フローの流れ図である。図2を参照する
と、このFPGA開発フローは、論理設計ステップ1
1,論理シミュレーションステップ12,配置配線ステ
ップ13,遅延値算出ステップ14,遅延シミュレーシ
ョンステップ15,プログラミングステップ16,低速
ファンクションテストステップ17とを含んでいる。
【0005】このFPGA開発フローのステップ順に従
って説明すると、まず、論理設計ステップ11は、顧客
が仕様に基づきFPGAの論理設計するステップであ
り、EWSなどの支援手段により回路図およびテストパ
ターンの情報を作成する。
【0006】論理シミュレーションステップ12は、論
理設計ステップ11の検証ステップであり、論理設計ス
テップ11で作成された回路図およびテストパターンの
情報に基づき、EWSなどの論理シミュレーション手段
により論理シミュレーションする。NGの場合、論理設
計ステップ11に戻る。
【0007】配置配線ステップ13は、論理シミュレー
ションステップ12で検証された回路図およびの情報に
基づき、EWSなどの配置配線手段により回路素子を配
置配線するステップである。
【0008】遅延値算出ステップ14および遅延シミュ
レーションステップ15は、配置配線ステップ13の検
証ステップである。遅延値算出ステップ14はEWSな
どの遅延値算出手段により回路素子の回路定数から回路
の各信号パス遅延値を算出し、遅延シミュレーションス
テップ15は、回路図およびテストパターンの情報なら
びに各信号パス遅延値に基づき、EWSなどの遅延シミ
ュレーション手段により遅延シミュレーションする。N
Gの場合、配置配線ステップ13または論理設計ステッ
プ11に戻る。
【0009】プログラミングステップ16は、遅延シミ
ュレーションステップ15で検証された配置配線の設計
情報に基づき、書込装置などのプログラミング手段によ
りFPGAのアンチヒューズをプログラミングするステ
ップである。プログラミングされたアンチヒューズは導
通し、ステップ11〜15までのステップで設計および
検証された回路を構成する。
【0010】低速ファンクションテストステップ17
は、プログラミングステップ16でプログラミングされ
たFPGAの検証ステップである。一般に、顧客サイド
では、書込装置などのテスト手段により、入力された設
計情報に基づき低速ファンクションテストし、プログラ
ミングされたFPGAの良否を判定する。
【0011】このFPGAによる開発フローに示されて
いる遅延検証方法では、回路の各信号パス遅延値を算出
する際、通常、FPGAのトランジスタの特性値として
ワーストケースとベストケースの一定値を用意し、その
どちらかを選択することにより外部指定し設定してい
る。また、FPGAのアンチヒューズをプログラミング
した後の導通抵抗値としてチップ内一律に一定値を設定
している。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】アンチヒューズ型のF
PGAの動作速度は、トランジスタ,アンチヒューズ,
配線などの特性によって決まる。特に、トランジスタの
特性は個々のチップで異なり、アンチヒューズをプログ
ラミングした後の導通抵抗値は個々のチップおよび各ア
ンチヒューズの位置によっても異なるため、アンチヒュ
ーズ型のFPGAの動作速度の分布が拡大する。しか
し、従来のFPGAによる開発フローに含まれるFPG
A検証方法では、FPGAのトランジスタおよびアンチ
ヒューズの特性値として一定値を設定しているため、プ
ログラミング前の遅延シミュレーション結果が必ずしも
プログラミングされたFPGAの動作速度を保証しない
場合の発生確率が高くなる。
【0013】また、プログラミング後の低速ファンクシ
ョンテストにより、回路の接続機能は確認できるが、回
路が所望の動作周波数で動作するか否かの確認はでき
ず、チップをボードに実装して評価するか高速ファンク
ションテスタを使用する必要があった。しかし、チップ
をボードに実装して評価する場合は不具合の発見が遅れ
開発期間および開発コストの増加を招き、また、高速フ
ァンクションテスタは高価であるため、顧客における開
発投資コストが大きいという問題がある。
【0014】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、アンチヒューズ型FPGAを用いた開発フローに
おいて、開発期間を短縮し開発コストを削減することに
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】そのため、本発明は、論
理設計された回路図およびテストパターンの情報に基づ
き論理シミュレーションする論理シミュレーションステ
ップと、前記回路図の情報に基づき配置配線された回路
素子の回路定数から前記回路の各信号パス遅延値を算出
する遅延値算出ステップと、前記各信号パス遅延値に基
づき遅延シミュレーションする遅延シミュレーションス
テップとを含むフィールドプログラマブルゲートアレイ
検証方法において、プログラミングにより導通するアン
チヒューズをもつフィールドプログラマブルゲートアレ
イのプログラミング後に、前記アンチヒューズの導通抵
抗を測定し前記回路定数を再設定する測定・再設定ステ
ップと、この測定ステップ後に前記各信号パス遅延値を
再算出する遅延値再算出ステップと、前記各信号パス遅
延値に基づき再び遅延シミュレーションする再遅延シミ
ュレーションステップと、を含んでいる。
【0016】また、さらに検証精度を上げるため、前記
測定・再設定ステップが、前記フィールドプログラマブ
ルゲートアレイを構成するトランジスタの特性および前
記導通抵抗を測定し前記回路定数を再設定している。
【0017】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
【0018】図1は、本発明のFPGA検証方法の実施
形態を示すアンチヒューズ型FPGAによる開発フロー
の流れ図である。図1を参照すると、本実施形態のFP
GA検証方法は、論理シミュレーションステップ12,
遅延値算出ステップ14,遅延シミュレーションステッ
プ15,低速ファンクションテストステップ17からな
る、図2に示した従来のFPGA検証方法に含まれてい
る検証ステップと共に、プログラミングにより導通する
アンチヒューズをもつFPGAのプログラミング後に、
アンチヒューズの導通抵抗を測定し回路定数を再設定す
る測定・再設定ステップ21と、この測定ステップ後に
各信号パス遅延値を再算出する遅延値再算出ステップ2
2と、各信号パス遅延値に基づき再び遅延シミュレーシ
ョンする再遅延シミュレーションステップ23と、を含
んでいる。
【0019】図2に示した従来のアンチヒューズ型FP
GAによる開発フローと同一のステップについては重複
説明を省略し、測定・再設定ステップ21,遅延値再算
出ステップ22,再遅延シミュレーションステップ23
について詳細説明を続ける。
【0020】測定・再設定ステップ21では、まず、論
理設計および配置配線設計され検証された設計情報に基
づきプログラミングされたFPGAのアンチヒューズの
導通抵抗値を書込装置などの測定手段により測定する。
このアンチヒューズの導通抵抗値は、プログラミング時
に各アンチヒューズに電圧を印加し流れる電流を測定す
ることによりプログラムされたか否かを判定しているた
め、これら印加電圧および測定電流により容易に求める
ことができる。その後に、これら各アンチヒューズの導
通抵抗値は、遅延値算出手段として用いられるEWSな
どのメモリ領域に格納され、EWSなどの遅延値算出手
段における回路定数として再設定される。
【0021】遅延値再算出ステップ22および再遅延シ
ミュレーションステップ23は、測定・再設定ステップ
21において測定および再設定された回路定数による再
検証ステップである。遅延値再算出ステップ22はEW
Sなどの遅延値算出手段により再設定された回路定数か
ら回路の各信号パス遅延値を再算出し、再遅延シミュレ
ーションステップ23は、回路図およびテストパターン
の情報ならびに再算出された各信号パス遅延値に基づ
き、EWSなどの遅延シミュレーション手段により再遅
延シミュレーションする。その結果、プログラミングさ
れたFPGAがNGとなった場合、不良品として除去さ
れる。
【0022】上述した本実施形態のFPGA検証方法を
含むアンチヒューズ型FPGAによる開発フローは、各
FPGAチップのプログラミング後に、チップ内の各ア
ンチヒューズ導通抵抗の実測値を用いて再遅延シュミレ
ーションしているため、プログラミング後の各アンチヒ
ューズ導通抵抗のバラツキによる影響されず、開発され
たアンチヒューズ型FPGAの動作速度および動作周波
数を高精度に検証することができる。
【0023】なお、本発明のFPGA検証方法の実施形
態として、測定・再設定ステップ21において、各FP
GAチップのプログラミング後に、チップ内の各アンチ
ヒューズ導通抵抗を測定し、EWSなどの遅延値算出手
段における回路定数として再設定する例を説明したが、
同時に、各FPGAチップ毎のトンジスタ特性をも測定
しEWSなどの遅延値算出手段における回路定数として
再設定することもできる。これにより、開発されたアン
チヒューズ型FPGAの動作速度および動作周波数を更
に高精度に検証することができる。また、このとき、こ
れら各FPGAチップ毎のトンジスタ特性を工場出荷前
の各FPGAチップテスト時に測定し、この測定値を各
FPGAチップの複数のアンチヒューズに記録し、各F
PGAチップのプログラミング時に読み出すことも可能
である。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によるFP
GA検証方法は、各FPGAチップのプログラミング後
に、チップ内の各アンチヒューズ導通抵抗を測定しEW
Sなどの遅延値算出手段における回路定数として再設定
し、再設定された回路定数から回路の各信号パス遅延値
を再算出し、回路図およびテストパターンの情報ならび
に再算出された各信号パス遅延値に基づき再遅延シミュ
レーションしているため、プログラミング後の各アンチ
ヒューズ導通抵抗のバラツキによる影響されず、開発さ
れたアンチヒューズ型FPGAの動作速度および動作周
波数を高精度に検証することができる。
【0025】また、アンチヒューズ型FPGAが、ボー
ド組込み後に不良と判定される割合をほとんどゼロに抑
えることができ、アンチヒューズ型FPGAを用いた開
発フローにおける手戻りが減り、従来に比べて開発期間
を短縮し開発コストを削減できる。
【0026】さらに、高速ファンクションテストと同等
の選別が可能なため、高価な高速ファンクションテスタ
が不要になり、顧客における開発投資コストを著しく削
減できる等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のFPGA検証方法の実施形態
を示す開発フローの流れ図である。
【図2】図2は、従来のFPGA検証方法を示す開発フ
ローの流れ図である。
【符号の説明】
11 論理設計ステップ 12 論理シミュレーションステップ 13 配置配線ステップ 14 遅延値算出ステップ 15 遅延シミュレーションステップ 16 プログラミングステップ 17 低速ファンクションテストステップ 21 測定・再設定ステップ 22 遅延値再算出ステップ 23 再遅延シミュレーションステップ

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 論理設計された回路図およびテストパタ
    ーンの情報に基づき論理シミュレーションする論理シミ
    ュレーションステップと、前記回路図の情報に基づき配
    置配線された回路素子の回路定数から前記回路の各信号
    パス遅延値を算出する遅延値算出ステップと、前記各信
    号パス遅延値に基づき遅延シミュレーションする遅延シ
    ミュレーションステップとを含むフィールドプログラマ
    ブルゲートアレイ検証方法において、 プログラミングにより導通するアンチヒューズをもつフ
    ィールドプログラマブルゲートアレイのプログラミング
    後に、前記アンチヒューズの導通抵抗を測定し前記回路
    定数を再設定する測定・再設定ステップと、この測定ス
    テップ後に前記各信号パス遅延値を再算出する遅延値再
    算出ステップと、前記各信号パス遅延値に基づき再び遅
    延シミュレーションする再遅延シミュレーションステッ
    プと、を含むことを特徴とするフィールドプログラマブ
    ルゲートアレイ検証方法。
  2. 【請求項2】 前記測定・再設定ステップが、前記フィ
    ールドプログラマブルゲートアレイを構成するトランジ
    スタの特性および前記導通抵抗を測定し前記回路定数を
    再設定する、請求項1記載のフィールドプログラマブル
    ゲートアレイ検証方法。
JP7282936A 1995-10-31 1995-10-31 フィールドプログラマブルゲートアレイ検証方法 Expired - Lifetime JP2780686B2 (ja)

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KR100400306B1 (ko) * 2000-12-29 2003-10-01 주식회사 하이닉스반도체 안티퓨즈를 이용한 딜레이 제어회로
KR100470168B1 (ko) 2002-05-27 2005-02-07 주식회사 하이닉스반도체 안티퓨즈 회로
CN103092059B (zh) * 2012-12-24 2015-05-27 中国科学技术大学 基于反熔丝fpga的时间数字转换器及其温度漂移修正方法
CN111123082B (zh) * 2019-10-30 2021-11-16 北京空间机电研究所 一种小体积立体式反熔丝fpga在线调试验证方法

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