28nm体硅工艺FPGA BRAM脉冲激光试验及翻转特性

V524; 针对SRAM型FPGA内部BRAM在轨出现翻转错误以及如何有效进行容错设计的问题,提出了测试BRAM空间单粒子效应和多位翻转图样的方法.多位翻转图样可以表征单次单粒子事件导致的BRAM中相邻单元的翻转特征,进而用于分析逻辑字内是否存在多位翻转.以XC7K410T-FFG900为研究对象,分析其内部资源的组织结构,采用脉冲激光试验测试BRAM的翻转特性.通过试验测得FPGA内BRAM的翻转阈值以及在不同激光能量下的翻转截面,并分析得到BRAM在不同能量照射下的多位翻转图样.试验结果表明,BRAM中单个单元翻转所占比例随激光能量的增加而降低,而多单元翻转所占比例随激光能量的增加呈上升趋...

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Published in空间科学学报 Vol. 44; no. 6; pp. 1147 - 1154
Main Authors 薛国凤, 周昌义, 安军社, 吴昊, 王天文
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院国家空间科学中心 北京 100190 2024
中国科学院大学 北京 100049%中国科学院国家空间科学中心 北京 100190
Subjects
BRAM翻转图样
Single event effect
BRAM upset pattern
Pulsed laser
单粒子翻转容错
脉冲激光
SEU fault-tolerant
多单元翻转(MCU)
Multiple-Cell Upset(MCU)
单粒子效应
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ISSN0254-6124
DOI10.11728/cjss2024.06.2024-0007

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Summary:V524; 针对SRAM型FPGA内部BRAM在轨出现翻转错误以及如何有效进行容错设计的问题,提出了测试BRAM空间单粒子效应和多位翻转图样的方法.多位翻转图样可以表征单次单粒子事件导致的BRAM中相邻单元的翻转特征,进而用于分析逻辑字内是否存在多位翻转.以XC7K410T-FFG900为研究对象,分析其内部资源的组织结构,采用脉冲激光试验测试BRAM的翻转特性.通过试验测得FPGA内BRAM的翻转阈值以及在不同激光能量下的翻转截面,并分析得到BRAM在不同能量照射下的多位翻转图样.试验结果表明,BRAM中单个单元翻转所占比例随激光能量的增加而降低,而多单元翻转所占比例随激光能量的增加呈上升趋势.BRAM在不同脉冲激光能量下可产生2 bit到11 bit的多单元翻转,但通过错误注入试验验证,该多单元翻转在单个字或者字节内并无多位翻转问题.研究结果为提高SRAM型FPGA在航天应用中的可靠性提供了试验支持,并依据BRAM的翻转特性给出了 SRAM型FPGA在轨加固方法和建议.
ISSN:0254-6124
DOI:10.11728/cjss2024.06.2024-0007