納米級(jí)系統(tǒng)芯片單粒子效應(yīng)研究

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 集成電路發(fā)展方向 1
1.2 國家航天技術(shù)發(fā)展的需求 2
1.3 單粒子效應(yīng)的嚴(yán)重威脅 3
1.4 SoC單粒子效應(yīng)研究現(xiàn)狀 6
1.4.1 國外研究現(xiàn)狀 6
1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 11
1.5 本書研究內(nèi)容 13
第2章 SoC α粒子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究 15
2.1 SoC α粒子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 15
2.1.1 SoC器件 15
2.1.2 Xilinx Zynq-7000 SoC單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng) 17
2.2 SoC α粒子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn) 21
2.2.1 實(shí)驗(yàn)測(cè)試硬件系統(tǒng) 22
2.2.2 SoC α粒子單粒子效應(yīng)測(cè)試流程 23
2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析 24
2.3.1 單粒子效應(yīng)截面 24
2.3.2 軟錯(cuò)誤率計(jì)算 25
2.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 26
2.4 本章小結(jié) 31
第3章 SoC重離子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究 32
3.1 IMP重離子微束輻照實(shí)驗(yàn) 32
3.1.1 IMP重離子微束輻照裝置 32
3.1.2 IMP SoC重離子微束單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng) 33
3.1.3 IMP SoC重離子微束單粒子效應(yīng)測(cè)試方案 35
3.1.4 IMP SoC重離子微束單粒子效應(yīng)測(cè)試結(jié)果 36
3.2 HI-13重離子微束輻照實(shí)驗(yàn) 38
3.2.1 HI-13重離子微束輻照裝置 38
3.2.2 HI-13重離子微束SoC單粒子效應(yīng)測(cè)試方案 40
3.2.3 HI-13重離子微束SoC單粒子效應(yīng)測(cè)試結(jié)果 43
3.3 重離子寬束輻照實(shí)驗(yàn) 45
3.4 本章小結(jié) 52
第4章 SoC質(zhì)子和中子單粒子效應(yīng)研究 53
4.1 SoC質(zhì)子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究 54
4.1.1 低能質(zhì)子實(shí)驗(yàn)研究 54
4.1.2 中能質(zhì)子實(shí)驗(yàn)研究 55
4.2 SoC中子單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)研究 58
4.2.1 10MeV和1MeV以上中子單粒子效應(yīng) 61
4.2.2 熱中子單粒子效應(yīng)貢獻(xiàn) 62
4.3 SoC質(zhì)子和中子單粒子效應(yīng)蒙特卡羅仿真分析 63
4.4 本章小結(jié) 66
第5章 SoC單粒子效應(yīng)軟件故障注入研究 67
5.1 Xilinx Zynq-7000 SoC軟件故障注入系統(tǒng) 67
5.1.1 SoC軟件故障注入方法 67
5.1.2 Xilinx Zynq-7000 SoC軟件故障注入系統(tǒng)設(shè)計(jì) 71
5.2 Xilinx Zynq-7000 SoC軟件故障注入測(cè)試 74
5.2.1 故障注入流程 74
5.2.2 故障注入結(jié)果分析 75
5.3 本章小結(jié) 80
第6章 基于Verilog HDL SoC模擬故障注入研究 81
6.1 模擬故障注入技術(shù)原理 81
6.2 SoC模擬故障注入系統(tǒng) 83
6.2.1 故障注入?yún)?shù)設(shè)置 84
6.2.2 故障注入仿真 86
6.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 88
6.3 基于Verilog HDL SoC模擬故障注入系統(tǒng)設(shè)計(jì) 91
6.3.1 路徑設(shè)置 92
6.3.2 故障注入?yún)?shù)設(shè)置 92
6.3.3 控制輸出 93
6.3.4 故障注入流程 94
6.4 OR 1200故障注入 96
6.4.1 OR1200結(jié)構(gòu)分析 96
6.4.2 故障注入方案 98
6.4.3 故障注入結(jié)果分析 99
6.5 本章小結(jié) 105
第7章 SoC軟錯(cuò)誤故障分析 106
7.1 概率安全分析 106
7.1.1 故障樹分析法 106
7.1.2 事件樹分析法 108
7.1.3 SoC軟錯(cuò)誤故障樹分析 109
7.1.4 SoC軟錯(cuò)誤事件樹分析 113
7.2 應(yīng)用FMEA方法評(píng)估SoC軟錯(cuò)誤 118
7.2.1 SoC軟錯(cuò)誤可靠性評(píng)估 118
7.2.2 SoC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估 119
7.3 本章小結(jié) 122
第8章 基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的SoC單粒子效應(yīng)故障診斷 124
8.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)方法 124
8.1.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論基礎(chǔ) 124
8.1.2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)推理 125
8.1.3 構(gòu)建二態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 126
8.2 OR1200 SEU貝葉斯網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 129
8.2.1 OR1200 SEU故障樹 129
8.2.2 OR1200 SEU貝葉斯網(wǎng)絡(luò) 131
8.3 Xilinx Zynq-7000 SoC貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障診斷 138
8.3.1 Xilinx Zynq-7000 SoC后驗(yàn)概率 138
8.3.2 Xilinx Zynq-7000 SoC重要度分析 139
8.4 SoC單粒子效應(yīng)故障診斷系統(tǒng)模型 140
8.5 本章小結(jié) 144
第9章 SoC控制流錯(cuò)誤檢測(cè)和故障定位 145
9.1 基于結(jié)構(gòu)化標(biāo)簽的控制流錯(cuò)誤檢測(cè) 145
9.1.1 控制流錯(cuò)誤檢測(cè)研究現(xiàn)狀 145
9.1.2 可配置控制流錯(cuò)誤檢測(cè)方法 146
9.1.3 執(zhí)行過程分析 148
9.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 150
9.2 基于二分圖極大權(quán)值匹配的SoC故障定位 151
9.2.1 故障定位相關(guān)研究 152
9.2.2 基于二分圖的SoC故障定位方法 153
9.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 157
9.3 本章小結(jié) 159
第10章 SoC軟件加固方法研究 160
10.1 SoC OCM模塊的加固設(shè)計(jì) 160
10.1.1 SoC OCM模塊三模冗余加固 161
10.1.2 SoC OCM的協(xié)同加固 163
10.2 SoC DMA通道冗余加固方法 165
10.2.1 SoC DMA硬件故障源分析 165
10.2.2 SoC DMA通道冗余加固方法基本原理 167
10.2.3 SoC DMA通道冗余加固方法的設(shè)計(jì) 168
10.2.4 SoC DMA通道加固方法的實(shí)現(xiàn) 172
10.2.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 176
10.3 其他加固方法 179
10.4 本章小結(jié) 180
參考文獻(xiàn) 181