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Lars Koers

• This thesis discusses the development of test environments using Xilinx Zynq System on Chip (SoC) for measuring leakage currents and radiation qualification of Static Random Access Memory (SRAM) based Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) at European Organisation for Nuclear Research (CERN). The effects of radiation on electronic components are explained, followed by an introduction to the FPGAs used. The GateMate FPGAs leakage current is measured in its application area with respect to temperature and core voltages. A comparable testing environment is used from the tester to the tested device, as it will later be used at CERN. The GateMate is being prepared in this setup for the finalization of radiation qualification at CERN, to be transferred later. For this purpose, the basic tests are explained and the outstanding tests are then carried out. The Lattice iCE40 UltraLite FPGA is used in an initial application test to determine its suitability for further radiation qualification tests at CERN. The analysis and presentation of the test results are followed by a summary and outlook.
• Diese Arbeit behandelt die Entwicklung von Testumgebungen mit einem Xlinix Zynq SoC zur Messung von Leckströmen sowie der Strahlenqualifizierung von SRAM basierten FPGAs am CERN. Zunächst werden die Effekte von Strahlung sowie deren Wirkung auf elektronische Komponenten erläutert. Anschließend wird eine Einführung in die verwendeten FPGAs gegeben. In der Durchführung wird der Leckstrom des GateMate FPGAs in seinem Einsatzbereich hinsichtlich Temperatur und Core-Spannungen gemessen. Es wird eine Testumgebung mit ähnlichen Verbindungen zwischen Tester und Testgerät verwendet, wie sie später bei Bestrahlungsstudien am CERN Anwendung findet. Der GateMate wird in diesem Setup für die Finalisierung der Strahlenqualifikation vorbereitet, um die spätere Inbetriebnahme am CERN zu beschleunigen. Dazu werden die Tests grundlegend erläutert und die noch ausstehenden im Anschluss durchgeführt. Der Lattice iCE40 UltraLite FPGA wird in einem ersten Applikationstest eingesetzt, um seine Eignung für weitere Tests zur Strahlenqualifikation am CERN zu bestimmen. Die Ergebnisse aller durchgeführten Tests werden ausgewertet und dargestellt. Abschließend wird eine Zusammenfassung mit Ausblick präsentiert.