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FPGA(Field Programmable Gate Array)即现场可编程门阵列,它的主要构成因素包括很多的可配置逻辑单元、复杂交错的可编程的互联资源、还有就是一些可编程的I/O接口电路,它可以通过用户的自主编程实现各种功能。随着FPGA设计技术和工艺技术的提高,反熔丝FPFA因其非易失性、功耗低、集成度高、性能稳定、抗总剂量等优点得到了世界电子行业的广泛关注和应用,包括应用到高可靠、高保密性的军用和航空航天领域。本文分析了国内国外的反熔丝FPGA的成果和发展趋势,深入的探讨了反熔丝的的基本结构及工作方式,探讨了不同类型的反熔丝工作原理。反熔丝分为ONO型和MTM型,着重的分析了ONO反熔丝的结构,熔断原理模型,分析了它们各自的编程过程,编程电压,编程后的欧姆特性和版图布局,此外,还讨论了反熔丝阵列的编程方法和过程。同时简述了FPGA的整体结构和电路组成,包括可编程逻辑模块CLB,I/O模块,布线资源,时钟网络和JTAG。同时为了更好的理解反熔丝的工作,以及更加直观的表述反熔丝FPGA的工作原理,还进行了垂直分段的反熔丝编程下载的验证。内部主要模块的仿真:包括可编程逻辑模块的功能仿真,即C_Moudle、D_Moudle、S_Moudle功能仿真以及电路的延时仿真;电荷泵的仿真,包括振荡器变频电路、辅助上电电路和稳压电路的仿真,设计出了一个高效率低功耗的电荷泵;对I/O的仿真,完成了I/O在仿真工艺角TT、FF、SS和三温状态下输入输出的功能验证,并对照了Actel SX-A Family FPGA公司的数据手册,基本达到要求,同时还做了I/O反熔丝点控制功能的验证,包含可编程的斜率控制电路、上拉下拉电阻的控制,钳位电压功能的验证;JTAG的仿真,简要的阐述了JTAG的工作方法,着重讨论了JTAG的核心控制功能TAP状态机的验证。最后完成了全电路模块的版图设计,本版图采用的是TSMC(台湾积体电路制造公司,简称台积电)0.18um工艺,内核电压VCCA为1.8V,I/O电压VCCI是3.3V。此文章为以后的反熔丝FPGA的分析研究提供了参考。