[发明专利]可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路测试技术，是一种航天电子技术中的集成电路辐照性能测试装置。

背景技术

航天器在运行过程中会受到来自宇宙空间的高能粒子和射线的辐照。空间辐射作用于航天器中的半导体器件，有可能会导致器件的故障和失效。当空间辐照作用于半导体存储器件时，辐照可能会导致存储器中的数值发生错误的翻转，这一现象称之为单粒子翻转(Single Event Upset，SEU)。可编程逻辑器件，尤其是现场可编程门阵列(FPGA)，作为含有大量SRAM存储单元和触发器的集成电路元件，尤其容易在空间辐射条件下发生单粒子翻转。因此，在将FPGA应用于航天任务之前，准确地测量FPGA芯片的单粒子辐照性能就显得非常重要。

针对集成电路单粒子辐照性能的测试方法和测试系统，已经有文献进行过相关的研究。

在中华人民共和国专利局公开的申请号为96111451.7的发明专利申请公开说明书、申请号为200710176529.9的发明专利申请公布说明书、申请号为200410083647.1的发明专利申请公开说明书、申请号为200710301592.0的发明专利申请公布说明书和申请号为200810114876.3的发明专利申请公布说明书中，给出了许多针对处理器进行单粒子效应测试的方法和系统。但是对于在当今电子系统中得到广泛应用的可编程逻辑器件，上述文献中提供的单粒子效应测试系统并不适用。

在美国专利文献US 2010/0163756 A1中，Richard McPeak、RanchoPalos等给出了一种对集成电路进行单粒子效应进行测试的系统。此系统对粒子源没有采取任何隔离措施，实验操作人员有可能会直接受到粒子的照射。该方法需要实验操作人员直接手工操作电源与测量设备，这也不利于辐照实验的自动化操作。并且，本方法侧重于对存储器芯片进行测试，并不宜用于对通用的可编程逻辑器件进行测试。

在中华人民共和国专利局公开的申请号为200780027325.7的发明专利申请公布说明书中，荪寿钟给出了一种通用的对集成电路进行单粒子效应进行测试的方法。此方法要求被测器件必须具有内嵌的扫描链电路，如果待测的可编程逻辑器件没有内嵌扫描链电路，则无法应用此方法进行测试。

在中国专利文献CN 101458299 A中，李威、黄国辉等给出了一种对可编程逻辑器件进行单粒子效应测试的方法。此方法将实验用电路板分为两部分，分别是真空腔外的测试电路板和真空腔内的辐照电路板，两块电路板需要使用互连线通过真空腔腔体上的插座进行连接。这增加了系统复杂度，可能会影响到系统运行的可靠性。另外，此方法使用摄像头直接观察测试电路板上的数码管、以此来判断电路工作是否正常，此种观测手段能够观察到的信息十分有限、灵活性较低、难于处理功能复杂的用户逻辑；并且，仅仅通过摄像头无法得到可编程逻辑器件中用户电路的详细翻转情况。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提出一种可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，针对可编程逻辑器件进行单粒子辐照性能测试：通过上位计算机与电源、测量设备、待测电路板之间的连接来提高实验操作过程的自动化程度，将主控芯片和待测芯片安放在同一块电路板上以提高系统运行的可靠性，使用主控制器对待测芯片的内部翻转进行详细统计，同时加强了对实验操作人员的保护。

为达到上述目的，本发明采用的技术解决方案是：

一种可编程逻辑器件单粒子辐照性能测试系统，其包括上位计算机、真空罐、粒子源、至少一层隔离墙、至少一台测量设备、电源；

上位计算机与至少一台测量设备电连接，并双向通讯；粒子源与真空罐固接，面向真空罐内腔；至少一层隔离墙设于上位计算机与粒子源之间，将测量设备、真空罐、电源、粒子源置于隔离墙另一侧，使实验操作人员免于辐射；隔离墙中设有缺口，以布设连接线；

测试时，至少一块待测电路板置于真空罐内腔，与测量设备电连接；待测电路板包括主控制器、可编程逻辑器件，主控制器与可编程逻辑器件之间双向通讯，主控制器与上位计算机双向通讯，或主控制器、可编程逻辑器件分别与上位计算机双向通讯；粒子源对准待测电路板上的可编程逻辑器件；

上位计算机中预装有控制软件；电源为各部件供电。

所述的单粒子辐照性能测试系统，其所述待测电路板还包括随机存储器、非易失性存储器其中之一，或它们的组合；随机存储器、非易失性存储器分别与主控制器双向通讯。

所述的单粒子辐照性能测试系统，其所述隔离墙为多层时，每层隔离墙中的缺口错位设置。