摘要：随着半导体制造工艺水平和电路集成度的不断提高,加之电磁环境日趋复杂、多变,使得应用于电子系统的传统电磁防护和抗扰方式的不足正日渐突出,导致典型现场可编程逻辑门阵列（FPGA）芯片的电磁抗扰度逐渐下降。以广泛应用的FPGA为研究对象,针对典型近场危害源静电放电（ESD）的防护问题,利用试验方法模拟人ESD注入FPGA芯片对其内部电路造成损伤的过程,建立FPGA受ESD损伤的行为级故障模型,结果表明,电子系统与生物系统受损过程具有某些相似的规律。进而基于电磁仿生学的思想,设计了具有冗余机制和结构自组织功能的虚拟细胞模型,利用遗传算法实现故障自修复的功能。最后利用马尔可夫模型分析其稳态可用度,证明在随机ESD事件频繁发生并导致电路损伤时,此模型仍能保持较高的可用度和安全性。

关键词：电磁仿生 静电放电 现场可编程逻辑门阵列 故障模型 虚拟细胞 

单位：军械工程学院静电与电磁防护研究所 石家庄050003 军械工程学院电气工程系 石家庄050003 军械工程学院计算机工程系 石家庄050003