一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法技术

为了获得单粒子软错误在数字电路中的传播演化规律，本发明专利技术提出了一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法，本发明专利技术通过测试系统功能设计、辐射效应试验流程控制和试验数据分析方法三个方面，获得单粒子软错误在电路中的传播演化规律，适用于中小规模数字电路或关键数字电路模块的单粒子效应试验分析与验证。

A test method for single particle soft error evolution process of digital circuits

In order to obtain the propagation and evolution law of single particle soft error in digital circuit, the invention proposes a test method of single particle soft error evolution process in digital circuit. The invention obtains the propagation and evolution law of single particle soft error in circuit through three aspects of test system function design, radiation effect test process control and test data analysis method, which is suitable for small and medium scale Analysis and verification of single particle effect test for digital circuit or key digital circuit module.

【技术实现步骤摘要】
一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法
本专利技术属于集成电路辐射效应领域，涉及一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法。
技术介绍
辐射环境中的单个高能粒子，穿过电子器件及电路敏感区域后，通过电离作用产生的大量电子-空穴对，被器件及电路内部电场收集，导致器件辐射损伤，统称为单粒子效应。单粒子效应类型主要有单粒子翻转(SEU)、单粒子瞬态(SET)和单粒子功能中断(SEFI)等。单粒子翻转是高能粒子入射后导致器件逻辑状态翻转的现象；单粒子瞬态是高能粒子入射后导致产生异常脉冲信号的现象；单粒子功能中断是由于单粒子翻转和单粒子瞬态在电路中传播，导致逻辑电路不能完成规定的逻辑功能的现象。电路级单粒子效应敏感路径分析是现代数字电路抗单粒子效应加固技术的主要研究内容。单粒子效应在电路中的传播演化过程，可以清析地反应出大规模集成电路单粒子效应的敏感路径信息，为开展针对性的加固设计方案和策略指明方向，有利于在较小的代价下实现电路的抗单粒子效应能力。相对于现有的单粒子软错误在逻辑电路中传播演化过程的逻辑仿真方法，实验测量方法可以在演化规律认知、修正逻辑仿真方法以及关键电路加固有效性验证等方面发挥重要作用。
技术实现思路
为了获得单粒子软错误在数字电路中的传播演化规律，本专利技术提出了一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法，基于该方法，可以在重离子或激光微束单粒子效应试验中获得软错误在电路中的传播演化过程，分析获得目标电路的单粒子软错误敏感传播路径。本专利技术的技术解决方案是：<br>一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法，适用于重离子辐射或激光微束辐射条件下，其特殊之处在于：步骤1：搭建测试系统1.1】引出被测电路的监测信号：1.1.1】通过增加物理引出端口的方式，将被测电路DUT的内部节点信号、对外输出信号和/或用户确认的可表征电路工作状态的重要信号物理引出，得到监测信号向量Tp；Tp＝{Sig0,Sig1...,Sign,...,SigN-1}n∈[0,N-1]其中：N为监测信号总数，N≥1；Sign均为监测信号名；1.1.2】针对被测电路DUT，建立引出端口与监测信号之间的对应关系列表RTp，该对应关系列表RTp内容包含监测信号位地址、监测信号名、监测信号的驱动单元名；上述对应关系列表RTp中，每一行为一个监测信号的关系，第一列为监测信号位地址，第二列为监测信号名，第三列为监测信号的驱动单元名；1.2】选取两个经步骤1.1】引出监测信号后的被测电路DUT作为DUT-A和DUT-B，将被测电路DUT-A作为测试对象，将被测电路DUT-B作为比较基准，并且在无辐照情况下，被测电路DUT-A和DUT-B在同样的时钟、同样的输入信号调节、同样的复位信号下，能够同步独立运行；1.3】实现被测电路DUT-A和DUT-B监测信号的差异检测功能与数据记录：1.3.1】设置按位异或单元以对被测电路DUT-A和DUT-B的监测信号向量Tp-A和Tp-B进行按位异或运算，从而得到监测信号差异向量Vp：1.3.2】在按位异或单元的输出端设置存储器，当监测信号差异向量Vp不全为“0”时，所述存储器用于按时钟节拍记录监测信号差异向量Vp，得到监测信号差异数据包VPPackage；所述时钟节拍由单粒子软错误计数器计数；VPPackage＝{Vp0,Vp1...,Vpm,...,VpM-1}m∈[0,M-1]；其中，M为记录时间长度，根据被测电路的复杂度、周期性、测试系统数据传输性能等综合确定；步骤2：开展辐射试验：2.1】将单粒子软错误计数器清零；2.2】仅对被测电路DUT-A进行重离子或激光辐照，并确保重离子或激光可穿透至器件的敏感区域，在辐照期间实时检测监测信号差异向量Vp，如果为全“0”时，则持续辐照；如果不为全“0”时，进入步骤2.3】；2.3】停止辐照被测电路DUT-A，持续记录并存储监测信号差异向量Vp，得到第一个单粒子软错误事件所对应的监测信号差异数据包VPPackage，然后将单粒子软错误计数器加1；2.4】对被测电路DUT-A和DUT-B进行状态恢复，重新进入同步状态后，判断单粒子软错误计数器是否达到设定值时，如果达到设定值，则退出测试，否则转到步骤2.2】，以获取下一个单粒子软错误事件所对应的监测信号差异数据包；步骤3：辐射试验数据分析3.1】将第一个单粒子软错误事件所对应的监测信号差异数据包设为当前数据包VPPackage；3.2】设置当前分析时刻m＝0；3.3】取出m＝0时刻的监测信号差异向量Vp0，依据监测信号对应关系列表RTp，获得向量Vp0中为“1”数据位对应的监测信号位地址、监测信号名和驱动单元名，从而定位m＝0时刻被测电路DUT-A发生软错误的电路物理信息，形成m＝0时刻软错误信号列表SigImage0和当前时刻软错误产生单元列表DriverImage0；其中，SigImage0和DriverImage0的长度为监测信号差异向量Vp0中为“1”的个数，i和j是为1的监测信号在监测信号差异向量Vp0中的数据位；3.4】取出m＝1时刻的监测信号差异向量Vp1，依据监测信号对应关系列表RTp，获得向量Vp1中为“1”数据位对应的监测信号位地址、监测信号名和驱动单元名，从而定位m＝1时刻被测电路DUT-A发生软错误的电路物理信息，形成m＝1时刻软错误信号列表SigImage1和当前时刻软错误产生单元列表DriverImage1；其中，SigImage1和DriverImage1的长度为监测信号差异向量Vp1中为“1”的个数，k和s是监测信号在监测信号差异向量Vp1中的数据位；以此类推；3.5】取出m＝h时刻的监测信号差异向量Vph，依据监测信号对应关系列表RTp，获得向量Vph中为“1”数据位对应的监测信号位地址、监测信号名和驱动单元名，从而定位m＝h时刻被测电路DUT-A发生软错误的电路物理信息，形成m＝h时刻软错误信号列表SigImageh和当前时刻软错误产生单元列表DriverImageh；其中，SigImageh和DriverImageh的长度为监测信号差异向量Vph中为“1”的个数，f和g是监测信号在监测信号差异向量Vph中的数据位；h为最后一个时钟节拍，h＝M-1；3.6】构建当前单粒子软错误事件的演化过程：将3.3】-3.5】得到的不同时刻发生软错误的电路物理信息按时间顺序组合，形成当前单粒子软错误事件的演化过程：SigImage＝{SigImage0,SigImage1,...,SigImageh}DriverImage＝{DriImage0,DriImage1,...,DriImageh}3.7】取出下一个单粒子软错误事件所对应的监测信号差异数据包，并转到步骤3.2】，直至完成所有单粒子软错误事件的分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法，适用于重离子辐射或激光微束辐射条件下，其特征在于：/n步骤1：搭建测试系统/n1.1】引出被测电路的监测信号：/n1.1.1】通过增加物理引出端口的方式，将被测电路DUT的内部节点信号、对外输出信号和/或用户确认的可表征电路工作状态的重要信号物理引出，得到监测信号向量Tp；/nTp＝{Sig

【技术特征摘要】
1.一种数字电路单粒子软错误演化过程测试方法，适用于重离子辐射或激光微束辐射条件下，其特征在于：
步骤1：搭建测试系统
1.1】引出被测电路的监测信号：
1.1.1】通过增加物理引出端口的方式，将被测电路DUT的内部节点信号、对外输出信号和/或用户确认的可表征电路工作状态的重要信号物理引出，得到监测信号向量Tp；
Tp＝{Sig0,Sig1...,Sign,...,SigN-1}n∈[0,N-1]
其中：N为监测信号总数，N≥1；Sign均为监测信号名；
1.1.2】针对被测电路DUT，建立引出端口与监测信号之间的对应关系列表RTp，该对应关系列表RTp内容包含监测信号位地址、监测信号名、监测信号的驱动单元名；



上述对应关系列表RTp中，每一行为一个监测信号的关系，第一列为监测信号位地址，第二列为监测信号名，第三列为监测信号的驱动单元名；
1.2】选取两个经步骤1.1】引出监测信号后的被测电路DUT作为DUT-A和DUT-B，将被测电路DUT-A作为测试对象，将被测电路DUT-B作为比较基准，并且在无辐照情况下，被测电路DUT-A和DUT-B在同样的时钟、同样的输入信号调节、同样的复位信号下，能够同步独立运行；
1.3】实现被测电路DUT-A和DUT-B监测信号的差异检测功能与数据记录：
1.3.1】设置按位异或单元以对被测电路DUT-A和DUT-B的监测信号向量Tp-A和Tp-B进行按位异或运算，从而得到监测信号差异向量Vp：



1.3.2】在按位异或单元的输出端设置存储器，当监测信号差异向量Vp不全为“0”时，所述存储器用于按时钟节拍记录监测信号差异向量Vp，得到监测信号差异数据包VPPackage；所述时钟节拍由单粒子软错误计数器计数；
VPPackage＝{Vp0,Vp1...,Vpm,...,VpM-1}m∈[0,M-1]；
其中，M为记录时间长度，根据被测电路的复杂度、周期性、测试系统数据传输性能等综合确定；
步骤2：开展辐射试验：
2.1】将单粒子软错误计数器清零；
2.2】仅对被测电路DUT-A进行重离子或激光辐照，并确保重离子或激光可穿透至器件的敏感区域，在辐照期间实时检测监测信号差异向量Vp，如果为全“0”时，则持续辐照；如果不为全“0”时，进入步骤2.3】；
2.3】停止辐照被测电路DUT-A，持续记录并存储监测信号差异向量Vp，得到第一个单粒子软错误事件所对应的监测信号差异数据包VPPackage，然后将单粒子软错误计数器加1；
2.4】对被测电路DUT-A和DUT-B进行状态恢复，重新进入同步状态后，判断单粒子软错误计数器是否达到设定值时，如果达到设定值，则退出测试，否则转到步骤2.2】，以获取下一个单粒子软错误事件所对应的监测信号差异数据包；
步骤3：辐射试验数据分析
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓强，陈伟，王勋，张凤祁，齐超，丁李利，罗尹虹，赵雯，曹良志，
申请(专利权)人：西北核技术研究院，
类型：发明
国别省市：陕西;61