现场可编程门阵列具有高稳定性、高灵活性、运行速度快、高可集成性等特点,在众多领域都有应用。可编程逻辑块(Configurable Logic Block,CLB)是FPGA实现逻辑设计的重要模块,一般由查找表与可配置寄存器、快速进位链构成,其设计架构可以直接影响到整个FPGA实现设计功能的性能。为保证CLB具有最优化的系统性能、最小的芯片面积、最大的系统集成度,本文使用自顶向下的全定制设计方法。架构设计参考了CLB的功能与结构特性,以及传统CLB的设计方法。逻辑模块由基本逻辑单元组成,并根据超深亚微米工艺进行改进,以达到较优化的性能。通过实验法的仿真优化,确定了所设计的CLB的总体架构。模块具体电路设计综合考虑了各功能模块的基本功能、使用频率、可配置性、灵活性等特点,设计实现了查找表电路、可配置寄存器电路、快速进位链电路、移位寄存器链电路、分布式寄存器电路等。仿真验证时为了保证对可编程逻辑块功能的完全覆盖性,设计了一套完整的仿真验证方案,按照验证方案对电路进行了仿真验证。所设计的CLB基于65纳米工艺,逻辑块的查找表为六输入,每个块内部包含有八个基本逻辑单元。该CLB具有可实现逻辑功能更宽的查找表,并且其可配置存储器之间逻辑级数小,互连量小,与130纳米四输入CLB相比,实现设计所需面积节约33%,速度快21%。