如何扩展 FPGA 的工作温度

们选择把这个设计分布到两个 FPGA 上（图 5）。这样就可以让热量在两个单独的位置耗散。

　　我们还使用多个接地面。这一技巧有助于把热量从温度较高的地方向温度较低的地方传递，并提供额外的热容量。为开发板的可靠性起见，在设计热平面时应考虑避免温度周期过程中发生板层分离问题。

　　图 5 - 为避免使用所有的 I/O 和逻辑单元（上方），该设计使用两个 Spartan-6 FPGA 而非一个。这意味着热量可以在两个单独的地方耗散。

　　另一个重要步骤是优化我们的代码以降低时钟速率。降低时钟速率可以降低功耗，但也可以让器件在更高的温度下运行。作为例子，我们评估了慢速并行设计和快速流水线化设计之间的权衡取舍。

　　为提升设计性能，我们确保在最终装配前干燥各个组件并覆盖一层能抵御湿气的保护层。

　　在高温下器件会老化得更快。可以使用产品认证来衡量设计的器件实际使用寿命随温度变化情况。

　　以恢复或至少检测存储器单元中或通信中的位错误。如果状态机以未使用的状态结束，也可以恢复。

　　我们发现在开展我们的设计时使用赛灵思功耗估算器 （XPE） 是良好的开端。TVivado® Design Suite 为采用较新型的器件的设计提供功耗估算工具。不过测量真实器件上的功耗和比较不同版本的代码经证明是最理想、最准确的做法。

　　我们也在生产中采用老化流程来预老化器件，移除那些老化速度看似比非热电冷却综合运用上述技巧，made simple.FPGA其他部件更快的部件（早期失效），从而只保留下最好的部件。

　　对我们的设计流程同样重要的是使用循环冗余检查 （CRC） 和其他类型的错误检测和纠正措施。我们在设计里的各个位置使用这些技巧，我们得到了一款能够工作在 125℃ 环境温度下且具备 SDRAM 管理、通信总线和图像处理能力的摄像头，虽然按规范其结温不得超过 125℃。此外我们还努力做到了无需热电冷却也能在 125℃ 下正常运行。