脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法技术

本发明专利技术涉及一种脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法，包括分类翻转字节；将不同翻转类型的字节对应的翻转位数进行蒙特卡罗模拟计算；统计计算随着翻转位数的累积，不同翻转类型的字节数及不同翻转类型字节包含的翻转位数的变化曲线；提取实验数据，根据模拟计算得到的曲线对实验数据点进行二次翻转效应修正，得到实际不同翻转类型的字节数及其对应的翻转位数及实际累计总翻转位数；将修正后的实验数据点与模拟计算曲线数据点对比，判断脉冲中子辐射效应是否符合单粒子翻转累积规律；解决了高注量率中子、缺乏中间注量点实验数据的条件下，难以确定脉冲中子辐射效应是否由单粒子翻转引起的问题。

Neutron single event upset screening method for SRAM under pulsed neutron radiation

The invention relates to a pulse neutron neutron radiation condition SRAM SEU screening methods, including the classification of flip bytes; will flip the digits corresponding different types of flip bytes by the Monte Carlo simulation calculation; statistical calculation with the cumulative turnover figures, curve number of bytes and the number of different flip flip turn type different byte type contains; extraction of experimental data, according to the simulation curves obtained for experimental data points for the two time reversal effect correction, get the corresponding byte digit flip type and number of different actual turnover and the actual total turnover figures; the experimental data points and the corrected simulation data curve comparison, determine whether the pulse neutron irradiation the effect with SEU accumulation; the high fluence rate neutron fluence, the lack of intermediate point test It is difficult to determine whether the effects of pulsed neutron radiation are caused by single event upset.

【技术实现步骤摘要】
脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法
本专利技术涉及一种脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法。
技术介绍
SRAM(静态随机存储器)等微电子电路对中子引起的软错误或硬损伤很敏感。随着超大规模集成电路制造工艺的持续进步，器件的特征尺寸随之减小，并使得能够引起单粒子翻转的中子能量阈值降低。近年来，针对裂变中子(0.01MeV≤En≤10MeV)开展的理论和实验研究表明，小尺寸器件对裂变中子引入的单粒子翻转十分敏感。然而，目前的研究主要关注反应堆稳态工况下产生的低注量率中子，典型注量率约为109to1010n/cm2·s(1MeV-eq.)。由于单粒子翻转具有随辐照注量累积而线性增加的特点，可以简单地通过验证翻转位数与中子注量的线性度来判断脉冲中子辐射效应是否由单粒子翻转引起。但是对于反应堆脉冲工况中注量率可达1015n/cm2·s(1MeV-eq.)的脉冲中子，会导致在数个或数十个毫秒内累积大量翻转。由于缺乏中间注量点的数据，翻转位数随中子注量累积的变化曲线无法直接获得，因此，需要新的方法来判断脉冲中子辐射效应是否与稳态条件下的中子辐射效应一致即是否符合单粒子翻转累积规律。
技术实现思路
为了解决高注量率中子、缺乏中间注量点实验数据的条件下，难以确定脉冲中子辐射效应是否由单粒子翻转引起的问题，本专利技术提出了一种脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法，在缺乏中间注量点实验数据的条件下，能够判断脉冲中子辐射引起的翻转是否与稳态条件下的翻转累积规律一致。该方法通过蒙特卡罗数值计算，得到累积不同翻转位数的字节数随单粒子翻转数增大而变化的量化曲线，通过提取脉冲中子辐射效应实验数据中的相关信息，判断其翻转是否符合单粒子翻转累积的变化规律，从而给出脉冲中子辐射效应是否与稳态条件下中子单粒子翻转规律一致的结论。本专利技术的技术解决方案是提供一种脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法，包括以下步骤：1)对SRAM存储器翻转类型进行分类根据SRAM存储器中每个字节累积的翻转位数不同将SRAM存储器的字节分为0-8位累积翻转位数的9种翻转类型的字节；每种类型的翻转字节数定义为Ni，相应的翻转位数为ni＝i×Ni，其中i＝1,2,…,8。数据分析时，将3位及以上位数翻转的字节统一考虑。2)对不同翻转类型字节对应的翻转位数进行蒙特卡罗模拟计算将不同翻转类型字节对应的翻转位数进行蒙特卡罗模拟计算；存储阵列上每个存储位的翻转概率一致，根据翻转类型对应字节数可得到翻转发生在该翻转类型字节上的概率，根据该字节的已翻转位数可得到新翻转和二次翻转概率；通过蒙特卡罗算法进行随机数抽样，统计计算随着翻转位数的累积，不同翻转类型字节数及其包含翻转位数的变化曲线。3)对实验数据点进行二次翻转效应修正当新引入的翻转发生在已翻转位上，导致累积的翻转位数减少，使得SRAM脉冲中子辐射效应实验时观察到的翻转位数小于实际累积的翻转位数。在数据分析时，应对实验结果中观察到的翻转位数进行修正，得到实际不同翻转类型的字节数及其对应的翻转位数及实际累计总翻转位数；4)将修正后的实验数据点与模拟计算数据对比，判断实验数据是否符合单粒子翻转累积规律，在相同的横坐标下，实验数据纵坐标与计算曲线的对应值相同或接近(设定一个阈值，实验数据在该阈值范围内变化，认为实验数据与模拟曲线对应值相接近)，则该实验的脉冲中子辐射效应符合单粒子翻转累积规律，反之则不符合单粒子翻转累积规律。上述步骤2)具体为：2.1)定义SRAM存储器的存储容量为Nbit，模拟的最大累积翻转总位数为naccmaxbit，翻转过程中的实际累计翻转总位数为naccbit，每种翻转类型的字节数为Ni，相应的翻转位数为ni＝i×Ni，其中i＝1,2,…,8；2.2)初始化9个数组Ni[naccmax](i＝0,1,2，…，8)。当i＝1,2,…,8时，Ni[naccmax]中所有元素初始化为0，当i＝0时，N0[naccmax]所有元素初始化为N/8；所述Ni[naccmax]表示一个长度为naccmax的数组，用于存储翻转累积过程中不同翻转类型的字节数，数组Ni[naccmax]中的第n个元素代表累积nbit翻转(即nacc＝n)时i位翻转类型的字节数；2.3)初始化实际累积翻转位数nacc＝0；2.4)nacc自增1；2.5)利用计算机产生[0,1]范围内的伪随机数f；2.6)判断f是否满足：若满足，则N0(nacc+1)＝N0(nacc)–1，N1(nacc+1)＝N1(nacc)+1，若不满足，则执行步骤2.7)；2.7)判断f是否满足若满足，则Ni(nacc+1)＝Ni(nacc)–1，Ni+1(nacc+1)＝Ni+1(nacc)+1，若不满足，则执行步骤2.8)；2.8)判断f是否满足：若满足，则Ni(nacc+1)＝Ni(nacc)–1，Ni-1(nacc+1)＝Ni-1(nacc)+1，若不满足，则执行步骤2.9)；2.9)N8(nacc+1)＝N8(nacc)–1，N7(nacc+1)＝N7(nacc)+1；2.10)判断是否满足nacc＝naccmax，若不满足，则重新执行步骤2.4)～2.9)。若满足，则结束计算，输出各类型字节数Ni[naccmax](i＝0,1,…,8)及相应翻转类型字节的翻转位数ni[naccmax]＝i×Ni[naccmax]，i＝1,2,...,8。其中ni[naccmax]表示一个长度为naccmax的数组，用于存储翻转累积过程中不同翻转类型字节中包含的翻转位数，数组ni[naccmax]中的第n个元素代表累积nbit翻转(即nacc＝n)时i位翻转类型字节中包含的翻转位数。累积1位和2位翻转字节的翻转位数n1[naccmax]、n2[naccmax]由下式给出：ni[naccmax]＝i×Ni[naccmax](i＝1,2)累积3位及以上翻转字节的翻转位数n3+[naccmax]由下式给出：n1[naccmax]、n2[naccmax]、n3+[naccmax]之和定义为测试得到的累积翻转总位数nobs[naccmax]。如上所述n1[naccmax]、n2[naccmax]、n3+[naccmax]、nobs[naccmax]除以存储容量N进行归一化处理，得到关系曲线n1/N＝f1(nacc/N)、n2/N＝f2(nacc/N)、n3+/N＝f3+(nacc/N)、nobs/N＝fobs(nacc/N)。关系曲线上的数据点(nacc/N，nx[nacc]/N)纵坐标中的nx[nacc]为数组nx[naccmax]中第nacc个元素，其中nx代表n1、n2、n3+或nobs。上述步骤3)具体为：3.1)提取实验数据从实验数据中提取归一化的累积总翻转位数nobs/Ncap、累积1位翻转字节的翻转位数n1exp/Ncap、累积2位翻转字节的翻转位数n2exp/Ncap、累积3位及以上翻转字节的翻转位数n3+exp/Ncap，其中nobs为实验测得得到的累计总翻转位数，Ncap为实验器件储存容量。3.2)二次翻转效应的修正根据模拟计算得到的nobs/N＝fobs(nacc/N)函数曲线取反函数，代入实验测量得到的nob本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据SRAM存储器中每个字节中累积的翻转位数不同将SRAM存储器的字节分为0‑8位累积翻转位数的9种翻转类型的字节；2)将不同翻转类型的字节对应的翻转位数进行蒙特卡罗模拟计算；统计计算随着翻转位数的累积，不同翻转类型的字节数及不同翻转类型字节包含的翻转位数的变化曲线；3)提取实验数据，根据步骤2)模拟计算得到的曲线对实验数据点进行二次翻转效应修正，得到实际不同翻转类型的字节数及其对应的翻转位数及实际累计总翻转位数；4)将修正后的实验数据点与模拟计算曲线数据点对比，判断脉冲中子辐射效应是否符合单粒子翻转累积规律；当在相同的横坐标下，实验数据纵坐标与模拟计算曲线的对应值相同，则该实验的脉冲中子辐射效应符合单粒子翻转累积规律，反之则不符合单粒子翻转累积规律。

【技术特征摘要】
1.一种脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法，其特征在于：包括以下步骤：1)根据SRAM存储器中每个字节中累积的翻转位数不同将SRAM存储器的字节分为0-8位累积翻转位数的9种翻转类型的字节；2)将不同翻转类型的字节对应的翻转位数进行蒙特卡罗模拟计算；统计计算随着翻转位数的累积，不同翻转类型的字节数及不同翻转类型字节包含的翻转位数的变化曲线；3)提取实验数据，根据步骤2)模拟计算得到的曲线对实验数据点进行二次翻转效应修正，得到实际不同翻转类型的字节数及其对应的翻转位数及实际累计总翻转位数；4)将修正后的实验数据点与模拟计算曲线数据点对比，判断脉冲中子辐射效应是否符合单粒子翻转累积规律；当在相同的横坐标下，实验数据纵坐标与模拟计算曲线的对应值相同，则该实验的脉冲中子辐射效应符合单粒子翻转累积规律，反之则不符合单粒子翻转累积规律。2.根据权利要求1所述的脉冲中子辐射条件下SRAM的中子单粒子翻转甄别方法，其特征在于：步骤2)具体为：2.1)定义SRAM存储器的存储容量为Nbit，模拟的最大累积翻转位数为naccmaxbit，翻转过程中实际累积翻转位数为naccbit，每种翻转类型的字节数为Ni，相应的翻转位数为ni＝i×Ni，其中i＝1,2,…,8；2.2)初始化Ni[naccmax]，当i＝1,2,…,8时，Ni[naccmax]中所有元素初始化值为0，当i＝0时，N0[naccmax]所有元素初始化值为N/8；2.3)初始化实际累积翻转位数nacc＝0；2.4)nacc自增1；2.5)利用计算机产生[0,1]范围内的伪随机数f；2.6)判断f是否满足：若满足，则N0(nacc+1)＝N0(nacc)–1，N1(nacc+1)＝N1(nacc)+1，若不满足，则执行步骤2.7)；2.7)判断f是否满足若满足，则Ni(nacc+1)＝Ni(nac...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伟，齐超，王晨辉，郭晓强，杨善潮，王桂珍，李瑞宾，白小燕，刘岩，金晓明，李俊霖，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61