[发明专利]SRAM型FPGA不同异常的可靠性评估方法及系统

说明书

本发明公开了一种SRAM型FPGA不同异常的可靠性评估及系统，方法包括S100、选定配置存储器位置，进行故障注错测试，统计出错地址和异常比特个数；S200、根据不同异常对系统功能造成的影响进行分类，S300、对不同情况进行分类评估。系统包括存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于当执行所述计算机程序时，实现如上述的SRAM型FPGA不同异常的可靠性评估方法。本发明解决了单粒子翻转对系统功能造成不同影响时的量化评估问题，为准确、全面地对抗辐照加固设计的可靠性评估提供了新的解决办法，具有较好的可行性和推广价值。

技术领域

本发明涉及电路可靠性评估领域，具体的涉及一种SRAM型FPGA不同异常的可靠性评估方法及系统。

背景技术

21世纪以来，在空间信号处理能力需求急剧增加和航天任务研制周期大幅缩短的背景下，空间电子仪器对高性能、短周期、低成本的处理器和大规模集成电路提出了很高的需求，其中最为关键的是解决宇航器中的半导体集成电路在充满高能粒子的空间辐射环境中可靠性工作的问题。相比于传统的宇航级器件，SRAM(Static Random Access Memory)型FPGA(Field Programmable Gate Array)具有信息密度大、性能高、开发成本较低以及可重复编程的特性，在空间领域具有的应用价值越来越大。当空间中的高能粒子辐射进入半导体器件时，会产生单粒子效应(Single Event Effect,SEE)，从而导致器件功能异常，威胁着在轨航天器的正常运行。在单粒子效应中，单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)对FPGA电路的危害最为严重。FPGA电路经过布局布线映射到FPGA底层配置单元后，使用的资源中包含了不同的配置位信息，不同配置区域发生单粒子翻转对于电路功能的作用效果也不同，因此决定了FPGA电路发生单粒子故障的程度。为了减弱甚至消除单粒子翻转对于系统可靠性的危害，至关重要的一步就是对单粒子效应的影响进行全面且高效的评估。

目前常规方法针对SRAM型FPGA可靠性评估主要采用的指标是翻转截面，一般通过高能粒子辐照测试获取参数。翻转截面又可以分为静态翻转截面和动态翻转截面，静态翻转截面定义为单粒子事件数与垂直入射时单位面积上入射粒子的总数的比值，表征单个粒子入射到器件单位面积上发生单粒子翻转事件的概率，其完全取决于器件本身的工艺和设计，与加载电路无关。而动态翻转截面相比于静态翻转截面，多引入了一个敏感因子，敏感因子定义为配置存储器中敏感位数与总位数的比值，说明电路的动态翻转特性不仅与器件本身的工艺和设计相关，还与上面加载的电路有关。

FPGA的配置存储器中每一个存储单元都控制着特定可编程资源的状态，因此对于任意一个基于FPGA的设计而言，并不是所有的SEU都会导致系统功能的失效，部分SEU对系统功能可能没有影响。产生这种现象的原因有以下两点：第一是设计的资源占用有限，那些没有被占用的可编程逻辑资源对应的控制位一般对系统功能没有影响，第二个是由于电路可能采取了三模冗余加固设计，一些位置上虽然发生了SEU，但是通过多数表决器后，在系统的输出端不会显现出来。这种特殊现象的存在使得基于翻转截面的评估指标无法全面准确地评估SRAM型FPGA加固设计的可靠性。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种SRAM型FPGA不同异常的可靠性评估方法及系统，能够全面准确地评估SRAM型FPGA加固设计的可靠性。

根据本发明第一方面实施例的SRAM型FPGA不同异常的可靠性评估方法，包括以下步骤；

S100、选定配置存储器位置，进行故障注错测试，统计出错地址和异常比特个数；

S200、根据不同异常对系统功能造成的影响进行分类，具体为：

第一类异常：系统功能中断可以通过回读刷新进行恢复；

第二类异常：系统功能中断不能通过回读刷新进行恢复，但可以通过软件复位进行恢复；