基于糾錯編碼的SRAM加固技術評估體系研究.pdf

1、隨著集成電路制造工藝的發(fā)展，器件特征尺寸不斷減小，半導體器件的噪聲容限降低。當空間輻照環(huán)境中的高能粒子如重離子等擊中半導體器件的敏感位置時，會在其敏感節(jié)點淀積電荷，從而引起單粒子效應。目前單粒子效應是引起存儲器SRAM（Static RAM，靜態(tài)隨機存儲器）出現(xiàn)SE（Soft Error，軟錯誤）的主要因素，SE的產(chǎn)生大大降低了輻照環(huán)境下 SRAM的可靠性。因此空間中 SRAM的加固技術成為了當前微電子學的重點研究方向之一。在SRAM抗

2、輻照加固設計中，ECC（Error Correcting Code，糾錯編碼）是解決SRAM空間單粒子效應的一種有效方案。為了避免基于ECC的SRAM加固方案在設計完成后無法達到預期的需求或在達到預期的需求時存在大量的冗余電路，這就需要一種有效的評估模型對不同空間條件下的ECC加固方案設計進行評估，以獲得最佳加固方案。但目前國內外對于ECC加固的SRAM的評估體系并不完全成熟，沒有一種統(tǒng)一的標準。所以需要一套對ECC加固方案的完善評估體

3、系。
　　本文研究的主要內容是建立一套用于ECC加固的SRAM的可靠性評估體系。評估體系采用最為廣泛應用的衡量可靠性的參數(shù)MTTF（Mean Time To Failure，平均失效時間）作為最終衡量加固后SRAM可靠性的依據(jù)。
　　本文的評估體系主要分為兩部分，數(shù)學模型評估部分和FPGA測試統(tǒng)計部分。兩部分評估體系分別用于ECC加固設計的前期和后期對加固后的SRAM的可靠性進行評估。兩部分體系共同構成一套完整的評估體系，這

4、兩部分評估體系的主要特點如下。
　?。?）數(shù)學模型評估部分特點
　　本文結合歸納的兩種空間單粒子效應在SRAM產(chǎn)生錯誤的特性（錯誤分布圖樣特性和錯誤重疊特性），采用將發(fā)生 MBUs（Multi-Bit Upset，多比特翻轉）的SRAM的MTTF近似等價于更大存儲空間或更低的輻射事件到來率下只發(fā)生SEUs（Single Event Upset，單粒子翻轉）的SRAM的MTTF的思路，建立一套在錯誤圖樣與錯誤重疊特性下的快速評

5、估模型。該計算方案實現(xiàn)簡單計算速度快，十分適合在ECC加固設計的前期對設計可靠性進行評估。
　　（2） FPGA測試統(tǒng)計部分
　　本文提出基于 FPGA與上位機結合的空間環(huán)境模擬測試方案。在引入本文歸納的兩種空間單粒子效應在SRAM產(chǎn)生錯誤的特性的基礎上建立FPGA與上位機結合的測試平臺，并通過測試統(tǒng)計的方式得出加固后的系統(tǒng)的精確可靠性，即統(tǒng)計計算出可靠性參數(shù) MTTF。該測試平臺主要依靠 FPGA硬件電路實現(xiàn)，相對于純軟件