抗辐射集成电路单粒子激光试验与仿真分析

使用脉冲激光模拟单粒子效应技术,对抗辐射集成电路进行激光实验,找到抗辐射集成电路版图上的引起单粒子翻转的敏感位置。通过抗辐射集成电路版图与逻辑图对照和对抗辐射集成电路逻辑功能分析,在抗辐射集成电路逻辑功能框图中找到引起单粒子翻转的逻辑功能块,分析该逻辑功能块中信号的属性、信号传输的方向、信号强弱、信号对单粒子敏感程度,最终找到在脉冲激光模拟单粒子试验中出现逻辑功能错误的MOS器件。使用仿真软件模拟辐照试验中的单粒子干扰,对发生逻辑功能错误的MOS器件进行仿真,通过调整MOS器件的宽长比属性和仿真激励模型,找到逻辑功能错误的MOS器件的属性与发生单粒子翻转现象之间的联系,最终找到解决该集成电路单粒子翻转问题的方案并验证成功。     

面向VLSI的门级单粒子效应评估技术

由于空间辐射环境充满了各类射线和高能粒子，非常容易诱发集成电路发生单粒子效应，因此有必要开发对应的评估技术，分析单粒子效应对超大规模集成电路（VLSI）的影响。以ISCAS89测试基准电路为主要研究对象，提出了一种适用于VLSI的单粒子效应评估技术，可以通过脚本自动生成仿真和测试文件，实现任意节点的故障注入，并可以在任何一种支持硬件描述语言的EDA仿真工具上进行评估。分别对使用三模冗余技术、自刷新寄存器技术加固后的电路和原始电路进行了对比评估。评估结果符合逻辑，验证了门级单粒子效应评估测试技术的有效性。通过提出的评估技术，可以快速评估电路的抗辐射能力，提高查找设计缺陷、对电路进行针对性加固的效率，对于提高集成电路的安全性和稳定性有着重要的应用价值。     

SRAM型FPGA单粒子翻转失效率自动测试系统设计与实现

在航天应用时,辐射易敏SRAM型FPGA因单粒子翻转导致的在轨失效率必须满足设计要求;针对该在轨失效率的地面测试预计难题,提出了一种基于单粒子翻转空时特性仿真的自动注入测试方案,通过静态翻转截面测试和失效错误比的动态注入测试两个步骤,得到FPGA加载不同应用时的动态翻转截面;提出失效映射函数的概念,对测试原理进行了合理性解释;引入了时间维恒定失效概率特性,提出了一种注入集缩减方法,在确保单粒子翻转空时特性仿真的真实性的基础上,加快了测试速度;与高能粒子束流实验的结果对比表明,该自动测试系统测试结果的可信度达到了90%左右.     

Virtex-5系列SRAM型FPGA单粒子效应重离子辐照试验技术研究

针对SRAM型FPGA在空间辐射环境下易发生单粒子效应,影响星载设备正常工作甚至导致功能中断的问题,开展了SRAM型FPGA单粒子效应地面辐照试验方法研究,提出了配置寄存器和BRAM的单粒子翻转效应测试方法,并以Xilinx公司工业级Virtex-5系列SRAM型FPGA为测试对象,设计了单粒子效应测试系统,开展了重离子辐照试验,获取了配置寄存器、BRAM以及典型用户电路三模冗余前与三模冗余后的单粒子翻转效应试验数据和器件单粒子闩锁试验数据,最后利用在轨预示分析软件针对高轨环境进行了在轨翻转率分析计算,可为该器件的空间应用辐射敏感性分析提供基础数据与加固设计指导。     

32 nm CMOS工艺的单粒子多点翻转加固锁存器设计

随着集成电路工艺不断改进,电荷共享效应诱发的单粒子多点翻转已经成为影响芯片可靠性的重要因素.为此提出一种有效容忍单粒子多点翻转的加固锁存器:低功耗多点翻转加固锁存器(low power multiple node upset hardened latch,LPMNUHL).该锁存器基于单点翻转自恢复的双联互锁存储单元(...     

一种SRAM型FPGA单粒子效应加固平台设计

针对大规模集成电路在空间环境的应用需求,介绍了目前国内外针对FPGA的抗辐射加固的研究现状,对空间辐射和单粒子效应进行了简单描述,分析了SRAM型FPGA的结构和故障特点,提出了一种基于高可靠单元针对Xilinx Kintex-7系列FPGA进行配置、监控、回读校验和刷新的单粒子翻转加固硬件平台设计。介绍了对Kintex-7系列FPGA进行防护的流程和故障注入测试系统的组成,该平台已经在某项目中得到应用并通过了功能测试和相关环境试验,为大规模集成电路在空间应用提供了设计参考。     

基于FPGA硬件的单粒子翻转模拟技术

由于航空航天活动越发复杂,深空通信和姿态控制等航空航天电子系统大量采用集成电路芯片以提高各方面性能。随着集成电路工艺节点的进一步缩小,电路受到单粒子效应而发生错误的概率越来越大。评估集成电路对单粒子翻转（Single event upset, SEU）的敏感性对航空航天的发展具有重要意义。电路规模的增加和系统功能集成度的提高给评估速度带来了严峻挑战。本文提出了一种能适用于超大规模集成电路（Very large scale integration, VLSI）的快速故障注入方法。该方法可通过脚本自动分析电路,并修改逻辑使电路具备故障注入功能。实验结果表明,该方法实现的故障注入速度可以达到纳秒级,可大幅缓解电路规模和评估时间之间的矛盾,从而满足VLSI的评估需求。     

变截面压杆对应变式压杆压力传感器测量影响研究

用数值模拟的方法对应变式压杆压力传感器系统进行仿真,研究压杆的变截面对应变式压杆压力传感器测试结果的影响;数值模拟了不同上升前沿的梯形脉冲和三角形脉冲条件下变截面压杆的响应误差.与非变截面压杆相比,变截面压杆的应力波幅值和波形均发生了很大变化,无论梯形脉冲还是三角形脉冲,变截面压杆的应力波幅值都要降低.模拟结果对实验测试结果的分析有一定参考价值.     

考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法EI北大核心CSCD

工艺尺寸的降低导致组合电路对软错误的敏感性越发突出,由负偏置温度不稳定性(NBTI)效应引起的老化现象越发不容忽视.为了准确地评估集成电路在其生命周期不同阶段的软错误率,提出一种考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法.首先通过对节点输出逻辑进行翻转来模拟故障注入,并搜索考虑扇出重汇聚的敏化路径;再基于单粒子瞬态(SET)脉冲在产生过程中展宽的解析模型对初始SET脉冲进行展宽,使用NBTI模型计算PMOS晶体管阈值电压增量并映射到PTM模型卡;最后使用考虑老化的HSPICE工具测量SET脉冲在门单元中传播时的展宽,并将传播到锁存器的SET脉冲进行软错误率计算.在考虑10年NBTI效应的影响下,与不考虑NBTI效应的软错误率评估方法相比的实验结果表明,该方法能够平均提高15%的软错误率计算准确度.     

考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法

工艺尺寸的降低导致组合电路对软错误的敏感性越发突出,由负偏置温度不稳定性(NBTI)效应引起的老化现象越发不容忽视.为了准确地评估集成电路在其生命周期不同阶段的软错误率,提出一种考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法.首先通过对节点输出逻辑进行翻转来模拟故障注入,并搜索考虑扇出重汇聚的敏化路径;再基于单粒子瞬态(SET)脉冲在产生过程中展宽的解析模型对初始SET脉冲进行展宽,使用NBTI模型计算PMOS晶体管阈值电压增量并映射到PTM模型卡;最后使用考虑老化的HSPICE工具测量SET脉冲在门单元中传播时的展宽,并将传播到锁存器的SET脉冲进行软错误率计算.在考虑10年NBTI效应的影响下,与不考虑NBTI效应的软错误率评估方法相比的实验结果表明,该方法能够平均提高15%的软错误率计算准确度.