基于闪存的FPGA添臂力　便携式医疗设备可靠度大增

元串流暴露在潜在的骇客眼前，而骇客截取基于闪存的FPGA位元串流的唯一方法则是从用于现场设备升级的设定档中撷取，然而，要防止此一骇客窃取状况发生，产品开发人员则可在FPGA元件中进行加密，并以闪存将所有的加密密匙和设置永久性储存起来。

　　当产品开发人员在设计放射治疗环境中使用的设备时，须能确保设备对这些危险的SEU事件免疫。SEU事件是在当高能粒子或离子衝击N-P结耗散区时所发生，例如从毫微微库仑（Femtocoloumb）到微微库仑（Picocoloumb）的电荷在此一区域聚集，会造成电压和电流瞬变，称为SEU事件。产品开发人员若使用基于SRAM的FPGA，所获得的线性能量传输（Linear Energy Transfer， LET）足以给N-P结供给过多的能量，容易引起SEU事件，其形式是记忆体单元（SRAM单元、暂存器、闩锁或正反器）的状态改变（位元翻转）。

　　然而，对于以闪存为基础的FPGA元件，情形则大不相同。闪存是一种非挥发性的储存结构，包括封装在良好的电介质中（图2）的浮动门（它位于控制门和下方MOSFET结构之间），在离子攻击或接近闪存单元耗散区时，仍有一个电荷沉积着。然而，翻转快闪单元储存位元所需的临界电荷量 （QCRIT）远大于SRAM单元，而且用于配置的快闪单元还具有非常稳健的结构，因此，用于FPGA配置的快闪单元具有SEU事件的免疫能力。

　　图2　闪存单元的电介质示意图

　　综上所述，微型化对于医疗设备来说是愈来愈重要，与此同时，产品开发人员还须提供更好的功能性、电池寿命和安全性。产品开发人员透过最新的FPGA元件，结合超低功耗芯片设计和先进的封装技术，将有助于大幅缩小设备尺寸，且与替代方法相比，可在更小的空间中增加更多功能，同时提升效能。此外，产品开发人员若选择基于闪存的FPGA技术，亦能够同时降低致命安全性漏洞的风险，并可为在放射治疗环境下使用的设备提供SEU免疫能力，提升产品可靠度。

　　本文作者为美高森美通讯和医疗产品部医疗产品高级副总裁暨总经理