完全可编程阀门阵列生物芯片下容错导向的高阶综合算法

来源：电子与信息学报杂志2024年第11期北京时间：

作者：朱予涵, 刘博文, 黄兴, 刘耿耿

单位：1.福州大学计算机与大数据学院 福州 3501162.大数据智能教育部工程研究中心 福州 3501163.福建省网络计算与智能信息处理重点实验室 福州 3501164.西北工业大学计算机学院 西安 710072

摘要：作为新一代流式微流控生物芯片，完全可编程阀门阵列(FPVA)生物芯片具有更高的灵活性和可编程性，已经成为一种流行的生物化学实验平台。然而，由于环境或人为因素，制造过程中通常存在一些物理故障，如通道阻塞和泄漏，这无疑会影响生化检测的结果。此外，高阶综合作为架构综合的首要阶段，其结果的质量直接影响着后续设计的优劣。因此，该文首次研究了FPVA生物芯片高阶综合过程中的容错问题，提出了单元功能转换方法、双向冗余方法、故障映射方法等动态容错技术，为实现高效的容错设计提供了技术保障。通过将这些技术集成到高阶综合设计中，进一步实现了一种高质量的FPVA生物芯片下容错导向的高阶综合算法，包括故障感知的实时绑定策略和故障感知的优先级调度策略，为实现芯片架构的鲁棒性和检测结果的准确性奠定了良好的基础。实验结果显示，所提算法能够得到一个FPVA生物芯片下高质量且容错的高阶综合方案，为后续实现容错物理设计方案提供了有力保障。

关键词：微流控生物芯片, 完全可编程阀门阵列, 物理故障, 容错, 高阶综合

基金资助：福建省杰出青年科学基金(2023J06017)