基于机器学习的FPGA电子设计自动化技术研究综述

随着后摩尔时代的来临,现场可编程门阵列(FPGA)凭借其灵活的重复可编程特性、开发成本低的特点,现已被广泛应用于物联网(IoTs)、5G通信、航空航天以及武器装备等各个领域。作为FPGA设计开发过程中所必备的手段,FPGA电子设计自动化(EDA)技术的研究在各界得到了广泛的关注。尤其是在机器学习方法的推动下,FPGA EDA工具的运行效率和结果质量(QoR)得到了很大的提升。该文首先对FPGA EDA技术与机器学习技术的概念内涵进行了简要概述,随后综述了机器学习技术在FPGA EDA高层次综合(HLS)、逻辑综合、布局与布线等各个不同阶段应用的研究现状。最后,对基于机器学习的FPGA EDA技术的发展进行了展望。以期为本领域及相关领域的专家和学者提供参考,为后摩尔时代我国集成电路产业的发展提供技术支持。

基于图神经网络的电子设计自动化技术研究进展

在摩尔定律的推动下,工艺节点在不断演进,集成电路设计复杂度也在不断增加,电子设计自动化(EDA)技术面临着来自运行时间与计算资源等诸多方面的挑战。为了缓解这些挑战,机器学习方法已被纳入EDA工具的设计流程中。与此同时,鉴于电路网表作为图形数据的本质,图神经网络(GNN)在EDA流程中的应用正变得越来越普遍,为复杂问题的建模以及最优问题的求解带来了新思路。该文首先对GNN与EDA技术的概念内涵进行了简要的概述,详细地梳理了GNN在高层次综合(HLS)、逻辑综合、布图规划与布局、布线、反向工程、硬件木马检测以及测试点插入等不同EDA设计流程中的主要作用,以及当前基于GNN的EDA技术的一些重要探索。以希望为集成电路设计自动化以及相关领域的研究人员提供参考,为我国先进集成电路产业的发展提供技术支持。

动态电子束探针检测技术在亚微米和深亚微米IC失效分析中的应用研究

对扫描电子显微镜静态/动态/电容耦合电压衬度像、电子束感生电流像、电阻衬度像在亚微米和深亚微米超大规模集成电路中的成像方法和成像特点进行了研究,对各种分析技术在失效分析中的应用进行了深入的探讨,为电子束探针检测技术在亚微米和深亚微米集成电路故障定位和失效机理分析中的应用提供了理论基础和实践依据。

偏置电压和温度对22 nm FDSOI器件单粒子瞬态的影响研究

针对22 nm FDSOI工艺在辐射环境下的单粒子瞬态问题,基于Sentaurus TCAD仿真工具对22 nm FDSOI NMOS进行建模,仿真研究了22 nm FDSOI NMOS的单粒子瞬态敏感区域,以及不同偏置电压和工作温度对单粒子瞬态的影响机理。仿真结果表明,22 nm FDSOI NMOS的敏感区域为体区和靠近体区的LDD区域;随着偏置电压的升高,漏端总收集电荷逐渐增大,漏端瞬态脉冲电流的脉冲宽度逐渐减小;相较于偏置电压对单粒子瞬态的影响,工作温度对22 nm FDSOI NMOS单粒子瞬态的影响并不明显。

基于热测试芯片的2.5D封装热阻测试技术研究

2.5D多芯片高密度封装中,多热源复杂热流边界、相邻热源热耦合增强,高精准的热阻测试与仿真模拟验证是封装热设计的关键。设计开发了基于百微米级发热模拟单元的热测试验证芯片(TTC),并基于多热点功率驱动电路系统和多通道高速采集温度标测系统,实现了2.5D多芯片实际热生成的等效模拟与芯片温度的多点原位监测。通过将实际热测试结构函数导入热仿真软件,实现了仿真模型参数的拟合校准,采用热阻矩阵法表征多芯片封装热耦合叠加效应,实现了多热源封装热阻等效表征。结果表明,多芯片封装自热阻和耦合热阻均随着芯片功率密度的增加而提高,芯片的热点分布对封装热阻值的影响更为显著,因此模拟实际芯片发热状态、建立等效热仿真模型是实现高精准封装热仿真和散热结构设计的关键。

1996年展望硅微电子技术发展趋势

从硅微电子技术发展构图出发，在器件及其结构、工艺技术、集成电路各方面阐述了硅微电子技术在未来１５年内的发展趋势，并分析了它的发展极限及未来。

电路防护用聚对二甲苯的耐恶劣环境性能研究

聚对二甲苯具有防潮、气体隔绝、电绝缘等优点,可广泛应用于集成电路领域。文章针对聚对二甲苯的耐恶劣环境性能进行研究,研究其在热氧老化、紫外老化、温度循环及寿命试验条件下的退化情况。结果表明,聚对二甲苯在热氧、紫外等环境下易发生退化,应该避免暴露在此类环境下。在温度循环及寿命试验条件等环境下性能下降不明显,耐电性能仅与沉积厚度有关。

电子元器件低温焊接技术的研究进展

低温焊接技术是实现电子元器件多级封装和高温服役的关键技术之一。针对高可靠电子元器件封装对于低温连接、高温服役的焊接技术的需求,从材料制备工艺、焊料熔点变化和焊接工艺技术等方面对纳米金属颗粒低温烧结、瞬时液相低温烧结和颗粒增强低温焊接(烧结)工艺进行了综述。纳米金属颗粒低温烧结工艺形成的焊点稳定服役温度高于300℃,其制备复杂,烧结工艺对焊膏的依赖性较强,进一步优化焊料配方及其烧结工艺为其主流研究方向。瞬时液相低温烧结工艺,通过形成高熔点金属间化合物焊点提高其耐高温性能,其内部组分及耐高温性能对焊接工艺依赖性较强,明确焊点组分以及耐高温性能、焊接工艺为其主流研究方向。颗粒增强低温焊接(烧结)工艺,通过形成高温富集相与金属间化合物提升熔点,回流焊后熔点提升较小,明确其熔点与组分的变化规律为其研究重点。

航天集成电路技术发展及思考

航天集成电路技术是航天工程的核心基础技术,其长期持续发展是我国向航天强国迈进的关键。本文介绍了国际集成电路发展情况、航天集成电路发展趋势、美欧等国家航天集成电路发展思路,以及我国航天集成电路发展现状,阐述了对我国航天集成电路发展的几点思考。

基于价值增值视角的企业内部审计成果运用研究

从价值增值角度来看企业价值的提升,其主要途径是运用企业内部审计成果,简言之,企业内部审计成果有助于提升自身价值,这主要是由于在开展审计工作之后,持续对企业内部存在的问题进行整改,对审计成果进行转化与运用,在实现企业价值提升的同时,也能够保障审计功能的充分发挥。但是,影响企业审计的因素比较多且复杂,因此企业内部审计成果的运用效果普遍不佳。本文以企业为例,分析企业特殊性,在基础上总结企业内部审计价值增值的实现情况,最后提出企业存在的不足,及企业内部审计成果运用与价值提升的创新路径。

基于可重构技术的DSP任务动态加载方法研究

针对国产异构多核微系统中DSP处理器任务的调度和启动的需求,基于可重构技术,提出了一种DSP任务动态加载方法。利用DSP处理器的HPI接口作为程序注入接口,在FPGA芯片中构建了具有总线隔离机制的配置通路,在SPARC V8处理器中以软件驱动的形式,实现了DSP任务动态加载。测试结果表明,所提出的DSP任务动态加载方法用时135 ms即可完成280 KB大小的程序注入及DSP处理器的任务加载,满足微系统的实时性需求。

软硬件协同设计的SEU故障注入技术研究

针对现有容错计算机故障注入方法缺乏对空间环境中频发的单粒子故障模型的支持,本文提出了一种利用背板技术的软硬件协同仿真与故障注入技术,分别针对寄存器部件和存储器部件的特性,设计了多位错误的单粒子故障模型,在寄存器传输级实现了通过软件生成故障并注入到硬件设计中的软硬件协同故障注入方案,避免了在硬件设计中修改代码生成故障破坏系统完整性的问题.基于Leon2内核的故障注入实验表明,本文设计的平台为处理器容错设计提供了一个自动化、非侵入、低开销的故障注入和可靠性评估方案.

SRAM型FPGA单粒子辐照试验系统技术研究

单粒子辐射效应严重制约FPGA的空间应用,为提高FPGA在辐射环境中的可靠性,深入研究抗辐射加固FPGA单粒子效应评估方法,设计优化单粒子效应评估方案,开发相应的评估系统,提出基于SRAM时序修正的码流存储比较技术和基于SelectMAP端口配置回读技术。借助国内高能量大注量率的辐照试验环境,完成FPGA单粒子翻转(SEU)、单粒子闩锁(SEL)和单粒子功能中断(SEFI)等单粒子效应的检测,试验结果表明,该方法可以科学有效地对SRAM型FPGA抗单粒子辐射性能进行评估。

欧盟电子采购分类体系比较研究

随着信息化技术的不断发展,电子采购已经逐渐渗透到各行各业,包括政府采购领域。产品和服务分类标准是电子采购运行的基本元素,电子采购网站的多样化催生了不同的产品和服务分类标准。欧盟是电子采购制度相对健全、成效相对突出的地区。文章深入分析了欧盟公共与私营领域常见的电子采购分类标准的制定背景、异同点以及各自的优缺点,同时提出了完善建议。

硅片减薄技术研究

集成电路芯片不断向高密度、高性能和轻薄短小方向发展,为满足IC封装要求,越来越多的薄芯片将会出现在封装中。此外薄芯片可以提高器件在散热、机械等方面的性能,降低功率器件的电阻。因此,硅片减薄的地位越来越重要。文章简要介绍了减薄的几种方法,并对两种不同研磨减薄技术的优缺点进行了对比。此外,从影响减薄质量的因素如主轴转速、研磨速度及所使用的保护膜等几方面进行了实验的验证,分析了不同参数对质量的影响效果。并根据减薄后的质量情况,使用统计方法,对减薄的过程进行了监控。

数字控制可编程延时单元设计技术研究

提出一种数字控制可编程延时单元(Digitally Controlled Programmed Delay Element,DCPDE)结构,对数字控制字可编程延时单元(DCPDE)进行了理论分析和设计方法研究。采用二进制编码控制的电流镜为延时单元提供充、放电电流,实现了信号的上升、下降沿等量延时,本单元可嵌入全数字控制的延时锁定环设计中,能够实现50%占空比420ps～920ps的双沿延时。

时间同步技术与调度机制的研究

时间触发以太网TTE以其高带宽、高可靠性、高实时性、高兼容性并满足未来航电系统的低重量、高可靠、易测试、低费效比、快速研发等特性而广受国内航天院所的重视。其关键是时间同步技术和TDMA调度机制,时间同步机制提供占用资源少、易实现、高可靠的时钟同步,调度机制提供无冲突、高效的调度表。通过对时间同步技术和调度技术的原理进行分析,提出时间同步和调度的实现方法并指出相关的影响因素和未来的发展方向。

射频识别(RFID)测试技术的应用研究

射频识别(RFID)技术在我国乃至全世界都在广泛的应用,本文在介绍射频识别技术原理的基础上,对其测试方法进行了探讨。

面向FPGA的布局与布线技术研究综述

随着大规模集成电路器件复杂度与容量的不断提升,现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)以高度的并行、可定制和可重构的特性得到了广泛的关注与应用.在制约FPGA发展的众多因素中,最为关键的便是电子设计自动化(Electronic Design Automation,EDA)技术,作为FPGA EDA流程中的关键环节,布局和布线技术的研究对于FPGA的重要性不言而喻.本文综述了面向FPGA的布局和布线技术,包括基于划分的布局、基于启发式的布局、基于解析式的布局、FPGA串行布线和FPGA并行布线等技术,分析对比了不同技术方法的优缺点,在此基础上,本文还展望了未来FPGA布局和布线技术的发展趋势,将为FPGA未来健康可持续的发展提供有力支撑.

基于差频检测技术的高速AD单粒子翻转评估方法研究

本文基于差频检测的原理,提出一种在高频动态输入模式下,对高速高精度模数转换器(AD)的抗单粒子翻转效应进行评估的测试方法,并以一款8位3 GSPS高速AD为测试对象,设计开发了一套高速AD单粒子翻转效应测试系统,对目标器件进行了重离子试验。通过对试验结果的图像和错误数据进行分析,评估参试器件的抗辐照性能参数,为抗辐照高速高精度AD的加固设计提供数据支撑。