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近几年来，FPGA已经转变为数字系统的核心并且其市场份额持续增长。首先，相对于ASIC而言，FPGA能够减少研发成本和缩短上市周期。其次，目前FPGA的价格和功耗不断降低，性能和密度水平却越来越高，使其不仅能满足许多对成本敏感的应用，而且能满足许多更高端应用的要求。尽管如此，基于体硅技术的FPGA的一些性能，尤其是抗辐射性能，仍然不能满足卫星、航天等空间应用和军事应用的需求。为了能够忍受空间恶劣的应用环境，包括总剂量、单粒子、瞬时辐射等辐射效应，空间系统需要具有高抗辐射能力的器件和电路。SOI技术以其独特的材料结构有效地克服了体硅材料的不足。相比于体硅技术而言，SOI技术具有集成密度高、寄生电容小、抗闩锁能力强，尤其是抗辐射能力强等优点。因此，基于SOI技术的具有高抗辐射能力的FPGA芯片对于高性能的空间系统意义重大。
综合以上FPGA和SOI技术的优点，本论文自主设计了一款基于0.5um部分耗尽SOI工艺的5万门辐射加固FPGA-VS1000，并在中电集团58所成功流片。本文详细介绍了VS1000后端设计的整个流程，包括全芯片架构的设计、模块的设计和验证、全芯片的仿真、全定制版图的设计和验证、流片、测试和辐照实验。
本论文对5管存储单元采用辐射加固技术(RHBT)进行特殊设计，采取了BTS结构和H型栅结构。通过稳定体区电位和使浮体中产生的辐射电荷能够更快的传出，从而显著降低浮体效应所带来的影响，提高整个芯片的抗辐射性能。芯片在设计中采用了辐射加固设计(RHBD)，全芯片版图通过全定制精心设计且晶体管级仿真采用在辐照环境提取的SPICE模型，均为了提高芯片的抗辐射能力。
本论文提出了基于改进的4输入LUT的多模式LC，改进的4输入LUT基于两个3输入LUT，与传统的4输入LUT相比，可以提高约5％的逻辑密度。LB可以被配置为LUT模式和分布式RAM模式。本论文中的布线通道模块采用经典的层次化布线资源：LB内部的局部布线资源和LB外部的布线通道资源。根据两个层次布线资源和不同的逻辑的特点进行打包，打包质量的好坏会极大地影响到布局布线质量，进而影响整个芯片的性能。本论文中的全局信号可以通过全局信号模块和专用的布线资源输送给每个LB，全局信号可由芯片外部管脚或内部逻辑信号提供。
本论文完成了全芯片半自动仿真脚本程序(基于Perl语言)，使全芯片可在行为级，开关级，晶体管级，混合模式(晶体管级+行为级或者开关级)四种模式下进行仿真。本论文产生了开关模块的测试向量并成功用于VS1000的测试，完成了VS1000的辐照实验且结果表明其具有较好的抗辐射指标，完成并实施了VS1000的应用演示方案(电子时钟)。