现场可编程门阵列FPGA(Field-Programmable Gate Arrays)是一种包含可配置逻辑模块和布线资源,通过用户编程来实现各种功能的器件。用FPGA设计的数字系统灵活性好、成本低、风险低、开发周期短。反熔丝型FPGA通过对其内部的反熔丝阵列进行一次性烧录,使器件实现相应的逻辑功能,具有功耗低、抗干扰性强、抗辐射能力强等优点,已广泛应用于高可靠、高保密性的军用和宇航领域。本论文分析了国内外在反熔丝FPGA方面的各种研究成果,深入探讨了反熔丝FPGA器件的结构,重点对反熔丝的寻址编程方式进行了优化。早期的设计中,每一条布线通道都需要一根独立的控制线,但随着集成度越来越高,已不能满足设计要求。因此,改进阵列的布局布线显得至关重要。传统的寻址编程方式支路上存在阻抗,编程时流过反熔丝的电流较小,编程后反熔丝电阻较大,制约了连线的驱动能力和传播速度。另外,同一垂直通道上的其他反熔丝一端的电压值不确定,因此这种反熔丝容易被误编程。为了解决这些问题,我们提出了一种新型的寻址编程方式,通过增加编程支路以及编程前预充电,增强了反熔丝编程的可靠性。本文首先简述了FPGA的特点,并与ASIC、CPLD进行了比较,分析了三种类型FPGA的区别,确定以反熔丝型FPGA为研究对象。其次,构建了反熔丝FPGA的总体架构,研究了可编程布线资源和寻址编程电路,针对本论文中的FPGA器件,得到了每个布线资源的长度和连接方式以及在不同模式下电路端口的配置情况。然后,在传统的反熔丝可编程逻辑阵列结构的基础上,重点研究了反熔丝FPGA的寻址编程方式,弥补了传统编程方式的不足。最后,完成了一款FPGA电路的设计并给出了相应的测试方案,该课题结合CETC58研究所的一个军用重点项目进行,目前已通过1.0μm 2P2M ONO反熔丝工艺成功流片。电路可编程门数1200门,采用CFGA84封装,最高工作频率可达75MHz,测试结果验证了新的寻址编程方式的可行性。