單粒子翻轉效應的模擬和驗證技術研究.pdf

1、宇宙空間中的輻射射線會干擾航天器的正常運行，隨著集成電路的工藝尺寸不斷縮小，作為航天器電子設備的核心部件—芯片也越容易受單粒子翻轉(Single Event Upset, SEU)影響而產生錯誤。目前評估SEU對芯片的影響主要通過實驗和模擬這兩種方法，實驗的方法成本高且周期長，而模擬的方法不僅成本低并且能在設計的初期提供芯片的軟錯誤評估。因此，有必要對SEU的模擬驗證技術進行深入的研究。另外，由于單粒子瞬態(tài)(Single Event T

2、ransient, SET)在組合邏輯電路中傳播時存在脈沖展寬的效應，為了更準確地計算電路的軟錯誤率，必須將這種效應考慮到計算軟錯誤的算法中。本文的工作主要有以下幾點：
　　1.本文通過分析SET在組合邏輯電路中傳播時存在的脈沖展寬效應，提出了一種計算經過傳播后的瞬態(tài)脈沖寬度的方法。使用這種方法的計算結果與 Hspice仿真結果比較相近，最大誤差不超過4％。該方法不僅完善了評估電氣掩蔽效應的算法，也為定量地分析SEU的產生提供了有

3、效方法。
　　2.本文利用基本的組合邏輯門和觸發(fā)器對SEU進行建模，由于該模型是基于門級建模，所以可以達到較快的模擬速度。同時，由于在模型中增加了特定的控制邏輯，這使得文中所建立的模型可以避免未注入SEU觸發(fā)器的錯誤翻轉而引起的錯誤輸出，從而提高了SEU模擬的準確性。
　　3.根據所建立模型的功能和軟/硬件模擬的特點，本文分別設計了對應的模擬系統(tǒng)。通過在模擬系統(tǒng)中加入特定的模塊統(tǒng)計網表中各個觸發(fā)器所引起的輸出錯誤數，從而可以

4、指導設計人員對電路中的敏感觸發(fā)器進行抗輻射加固。
　　對ISCAS'95基準電路進行軟/硬件模擬，其結果顯示文中所設計的兩種模擬系統(tǒng)的模擬結果是一致的，由此可以認為本文所設計的軟/硬件模擬系統(tǒng)是可以用于單粒子翻轉模擬的，所建立的模型也是準確的。比較兩種系統(tǒng)在模擬時所消耗的時間，硬件模擬系統(tǒng)在模擬速度上較軟件模擬系統(tǒng)至少有兩個數量級以上的優(yōu)勢。在綜合比較兩種模擬系統(tǒng)的實現難易程度和模擬速度后，可以得到如下結論：對于規(guī)模較小的電路可以