納米級系統芯片單粒子效應研究檢視原始碼討論檢視歷史

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《納米級系統芯片單粒子效應研究》，賀朝會 等 著，出版社： 科學出版社。

科學出版社是中國最大的綜合性科技出版機構，由前中國科學院編譯局與1930年代創建的有較大影響的龍門聯合書局合併而來。科學出版社比鄰皇城根遺址公園，是一個歷史悠久、力量雄厚，以出版學術書刊為主的開放式出版社。

內容簡介

本書主要介紹28nm系統芯片(SoC)的單粒子效應，內容包括SoC單粒子效應研究現狀與測試系統的研製，SoC的α粒子、重離子、質子和中子單粒子效應實驗研究，SoC單粒子效應軟件故障注入、模擬故障注入、軟錯誤故障分析、故障診斷和SoC抗單粒子效應軟件加固方法研究；提出XilinxZynq-7000SoC單粒子效應錯誤類型和單粒子效應規律；計算不同模塊的單粒子效應截面和軟錯誤率；揭示SoC的單粒子效應敏感模塊和敏感區域分布特徵；定量分析SoC系統、子系統和不同模塊的故障頻率、不可用度和平均故障間隔時間；提出幾種SoC單粒子效應加固方法，並進行實驗驗證。

目錄

前言

第1章 緒論 1

1.1 集成電路發展方向 1

1.2 國家航天技術發展的需求 2

1.3 單粒子效應的嚴重威脅 3

1.4 SoC單粒子效應研究現狀 6

1.4.1 國外研究現狀 6

1.4.2 國內研究現狀 11

1.5 本書研究內容 13

第2章 SoC α粒子單粒子效應實驗研究 15

2.1 SoC α粒子單粒子效應實驗設計 15

2.1.1 SoC器件 15

2.1.2 Xilinx Zynq-7000 SoC單粒子效應測試系統 17

2.2 SoC α粒子單粒子效應實驗 21

2.2.1 實驗測試硬件系統 22

2.2.2 SoC α粒子單粒子效應測試流程 23

2.3 實驗結果及分析 24

2.3.1 單粒子效應截面 24

2.3.2 軟錯誤率計算 25

2.3.3 實驗結果分析 26

2.4 本章小結 31

第3章 SoC重離子單粒子效應實驗研究 32

3.1 IMP重離子微束輻照實驗 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測試系統 33

3.1.3 IMP SoC重離子微束單粒子效應測試方案 35

3.1.4 IMP SoC重離子微束單粒子效應測試結果 36

3.2 HI-13重離子微束輻照實驗 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單粒子效應測試方案 40

3.2.3 HI-13重離子微束SoC單粒子效應測試結果 43

3.3 重離子寬束輻照實驗 45

3.4 本章小結 52

第4章 SoC質子和中子單粒子效應研究 53

4.1 SoC質子單粒子效應實驗研究 54

4.1.1 低能質子實驗研究 54

4.1.2 中能質子實驗研究 55

4.2 SoC中子單粒子效應實驗研究 58

4.2.1 10MeV和1MeV以上中子單粒子效應 61

4.2.2 熱中子單粒子效應貢獻 62

4.3 SoC質子和中子單粒子效應蒙特卡羅仿真分析 63

4.4 本章小結 66

第5章 SoC單粒子效應軟件故障注入研究 67

5.1 Xilinx Zynq-7000 SoC軟件故障注入系統 67

5.1.1 SoC軟件故障注入方法 67

5.1.2 Xilinx Zynq-7000 SoC軟件故障注入系統設計 71

5.2 Xilinx Zynq-7000 SoC軟件故障注入測試 74

5.2.1 故障注入流程 74

5.2.2 故障注入結果分析 75

5.3 本章小結 80

第6章 基於Verilog HDL SoC模擬故障注入研究 81

6.1 模擬故障注入技術原理 81

6.2 SoC模擬故障注入系統 83

6.2.1 故障注入參數設置 84

6.2.2 故障注入仿真 86

6.2.3 實驗結果分析 88

6.3 基於Verilog HDL SoC模擬故障注入系統設計 91

6.3.1 路徑設置 92

6.3.2 故障注入參數設置 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結構分析 96

6.4.2 故障注入方案 98

6.4.3 故障注入結果分析 99

6.5 本章小結 105

第7章 SoC軟錯誤故障分析 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軟錯誤故障樹分析 109

7.1.4 SoC軟錯誤事件樹分析 113

7.2 應用FMEA方法評估SoC軟錯誤 118

7.2.1 SoC軟錯誤可靠性評估 118

7.2.2 SoC風險評估 119

7.3 本章小結 122

第8章 基於貝葉斯網絡的SoC單粒子效應故障診斷 124

8.1 貝葉斯網絡方法 124

8.1.1 貝葉斯網絡理論基礎 124

8.1.2 貝葉斯網絡推理 125

8.1.3 構建二態貝葉斯網絡 126

8.2 OR1200 SEU貝葉斯網絡構建 129

8.2.1 OR1200 SEU故障樹 129

8.2.2 OR1200 SEU貝葉斯網絡 131

8.3 Xilinx Zynq-7000 SoC貝葉斯網絡故障診斷 138

8.3.1 Xilinx Zynq-7000 SoC後驗概率 138

8.3.2 Xilinx Zynq-7000 SoC重要度分析 139

8.4 SoC單粒子效應故障診斷系統模型 140

8.5 本章小結 144

第9章 SoC控制流錯誤檢測和故障定位 145

9.1 基於結構化標籤的控制流錯誤檢測 145

9.1.1 控制流錯誤檢測研究現狀 145

9.1.2 可配置控制流錯誤檢測方法 146

9.1.3 執行過程分析 148

9.1.4 實驗結果分析 150

9.2 基於二分圖極大權值匹配的SoC故障定位 151

9.2.1 故障定位相關研究 152

9.2.2 基於二分圖的SoC故障定位方法 153

9.2.3 實驗結果分析 157

9.3 本章小結 159

第10章 SoC軟件加固方法研究 160

10.1 SoC OCM模塊的加固設計 160

10.1.1 SoC OCM模塊三模冗餘加固 161

10.1.2 SoC OCM的協同加固 163

10.2 SoC DMA通道冗餘加固方法 165

10.2.1 SoC DMA硬件故障源分析 165

10.2.2 SoC DMA通道冗餘加固方法基本原理 167

10.2.3 SoC DMA通道冗餘加固方法的設計 168

10.2.4 SoC DMA通道加固方法的實現 172

10.2.5 實驗結果分析 176

10.3 其他加固方法 179

10.4 本章小結 180

參考文獻 181