现场可编程门阵列（Filed Programmable Gate Array,FPGA）,是一种可编程的数字集成电路（Integrated Circuits,IC）。FPGA从诞生到现在已蓬勃发展了30余年,被广泛应用于消费电子、汽车电子、航空航天、武器设备等传统领域,如今在数据中心、量化交易、芯片验证、机器学习等应用场景也开始崭露头角。目前FPGA主要有3种技术路线,即反熔丝技术、SRAM（Static Random-Access Memory）技术和FLASH技术。其中反熔丝技术凭借其出色的抗辐照能力和非易失性在军工和航空领域处于主导地位,但其显著缺点为只能编程一次以及集成度偏低。SRAM型FPGA性能强大、资源丰富,不过其抗辐照性能差、掉电丢失配置数据,因此在民用市场独占鳌头。而FLASH型FPGA由于其开关单元的优异特性,集中了反熔丝FPGA和SRAM型FPGA两者的特点,具有非易失性、可多次编程、高可靠性、高安全性、低功耗等特性。FLASH型FPGA有望取代反熔丝FPGA在军用市场的领导地位,而军工领域事关国家安全,自主可控和国产替代迫在眉睫,所以本文基于承研项目,对FLASH型FPGA进行了研究与设计,重点研究了FLASH型FPGA的内部编程配置电路。本文首先研究了FLASH型FPGA的整体结构,介绍了内部编程配置电路和外围控制电路,并对FLASH开关单元原理、结构、特点、配置方法进行了研究与分析。再次,重点对内部编程配置电路进行了逻辑级的分析与设计,从阵列布局与层次结构规划入手,深入研究了可编程逻辑单元和可编程布线资源这两种重要的电路模块。另外,聚焦于可编程配置全局网络,完成了从需求分析、架构规划到设计实现的所有工作。最后,完成了对内部编程配置电路的仿真与验证,从FLASH开关单元到模块电路到整体逐级证实了电路实现的正确性。通过本文详实的研究工作,完成了一款等效系统门密度高达60万,FLASH开关单元总量超过400万个,可编程逻辑单元总计13824个的大容量FLASH型FPGA芯片内部编程配置电路的设计实现,并通过对电路等效建模,采用NC-Verilog仿真工具验证了其逻辑功能符合设计预期。