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抗单粒子翻转SRAM-based FPGA测试系统研究与设计

作　者: 孙鹏
导　师: 曾韡
学　校: 复旦大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: SRAM-based FPGA 单粒子翻转单粒子试验加固测试三模冗余重配刷新误差注入
分类号: TN791
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前在辐射环境下应用的芯片类型中,基于SRAM结构的FPGA (SRAM-based FPGA)因其具备高逻辑密度、低成本和发射后可修正与任务更新等特有的优势,越来越受到人们的关注。但是相比于其他类型的芯片,如ASIC、基于反熔丝结构的FPGA等，SRAM-based FPGA更容易受到单粒子效应,尤其是单粒子翻转效应(single-event upset, SEU)的影响。对于SRAM-based FPGA的SEU加固与测试方法,国外已经有比较成型的理论与试验经验,但由于相关技术上的封锁,以及试验条件和资源上的限制,国内在这方面的研究还处于探索阶段,相关课题已列入国家“十一五”科技重大专项。如何对SRAM-based FPGA进行SEU方面的加固并进行有效的测试评估成为一个迫切需要解决的问题。本文在分析SEU效应在FPGA中的产生机理、加固及测试方法的基础上,结合国内的SEU试验条件,设计了一套兼具辐射试验与误差注入仿真功能的灵活且低成本的测试系统。使用该系统对XCV300芯片进行了误差注入仿真试验及重离子单粒子辐射试验测试,得到了样片配置位的单粒子翻转截面、有实时重配情况下三模冗余法对待测器件(device under test, DUT)的加固效果等试验结果。仿真与辐照测试结果证明,一方面本测试系统的误差注入仿真方法可以较好的模拟地面模拟试验的试验效果,另一方面地面模拟试验测试的结果准确可靠。通过与国外现有测试系统结构的性能对比,证明本系统设备更简单、待测电路更换更方便、测试板尺寸更小、更便于远程控制,因此可更方便的适用于国内地面模拟试验条件,并有效节省测试资源。

抗单粒子翻转SRAM-based FPGA测试系统研究与设计

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