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納米級系統(tǒng)芯片單粒子效應研究 版權信息
- ISBN：9787030673282
- 條形碼：9787030673282 ; 978-7-03-067328-2
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數(shù)：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>>
納米級系統(tǒng)芯片單粒子效應研究 內(nèi)容簡介
本書主要介紹28nm系統(tǒng)芯片（SoC）的單粒子效應，內(nèi)容包括SoC單粒子效應研究現(xiàn)狀與測試系統(tǒng)的研制，SoC的a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SC抗單粒子效應軟件加固方法研究；提出Xilinx Zyng-7000SoC單粒子效應錯誤類型和單粒子效應規(guī)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(qū)域分布特征定量分析SC系統(tǒng)、子系統(tǒng)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，并進行實驗驗證。 本書可作為輻射物理、抗輻射加固、空間電子學、電子元器件、微電子學、核技術等方向科研人員的參考書，也可供輻射效應研究、SoC應用、宇航電子系統(tǒng)設計等領域工程技術人員參考。
納米級系統(tǒng)芯片單粒子效應研究 目錄
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 集成電路發(fā)展方向 1
1.2 國家航天技術發(fā)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(xiàn)狀 6
1.4.1 國外研究現(xiàn)狀 6
1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 11
1.5 本書研究內(nèi)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(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng)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 基于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(tǒng) 83
6.2.1 故障注入?yún)?shù)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 基于Verilog HDL SoC模擬故障注入系統(tǒng)設計 91
6.3.1 路徑設置 92
6.3.2 故障注入?yún)?shù)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 基于貝葉斯網(wǎng)絡的SoC單粒子效應故障診斷 124
8.1 貝葉斯網(wǎng)絡方法 124
8.1.1 貝葉斯網(wǎng)絡理論基礎 124
8.1.2 貝葉斯網(wǎng)絡推理 125
8.1.3 構建二態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡 126
8.2 OR1200 SEU貝葉斯網(wǎng)絡構建 129
8.2.1 OR1200 SEU故障樹 129
8.2.2 OR1200 SEU貝葉斯網(wǎng)絡 131
8.3 Xilinx Zynq-7000 SoC貝葉斯網(wǎng)絡故障診斷 138
8.3.1 Xilinx Zynq-7000 SoC后驗概率 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(tǒng)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 基于結構化標簽的控制流錯誤檢測 145
9.1.1 控制流錯誤檢測研究現(xiàn)狀 145
9.1.2 可配置控制流錯誤檢測方法 146
9.1.3 執(zhí)行過程分析 148
9.1.4 實驗結果分析 150
9.2 基于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 基于二分圖的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模塊三模冗余加固 161
10.1.2 SoC OCM的協(xié)同加固 163
10.2 SoC DMA通道冗余加固方法 165
10.2.1 SoC DMA硬件故障源分析 165
10.2.2 SoC DMA通道冗余加固方法基本原理 167
10.2.3 SoC DMA通道冗余加固方法的設計 168
10.2.4 SoC DMA通道加固方法的實現(xiàn) 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
前言
第1章 緒論 1
1.1 集成電路發(fā)展方向 1
1.2 國家航天技術發(fā)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(xiàn)狀 6
1.4.1 國外研究現(xiàn)狀 6
1.4.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 11
1.5 本書研究內(nèi)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(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng) 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(tǒng)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 基于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(tǒng) 83
6.2.1 故障注入?yún)?shù)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 基于Verilog HDL SoC模擬故障注入系統(tǒng)設計 91
6.3.1 路徑設置 92
6.3.2 故障注入?yún)?shù)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 基于貝葉斯網(wǎng)絡的SoC單粒子效應故障診斷 124
8.1 貝葉斯網(wǎng)絡方法 124
8.1.1 貝葉斯網(wǎng)絡理論基礎 124
8.1.2 貝葉斯網(wǎng)絡推理 125
8.1.3 構建二態(tài)貝葉斯網(wǎng)絡 126
8.2 OR1200 SEU貝葉斯網(wǎng)絡構建 129
8.2.1 OR1200 SEU故障樹 129
8.2.2 OR1200 SEU貝葉斯網(wǎng)絡 131
8.3 Xilinx Zynq-7000 SoC貝葉斯網(wǎng)絡故障診斷 138
8.3.1 Xilinx Zynq-7000 SoC后驗概率 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(tǒng)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 基于結構化標簽的控制流錯誤檢測 145
9.1.1 控制流錯誤檢測研究現(xiàn)狀 145
9.1.2 可配置控制流錯誤檢測方法 146
9.1.3 執(zhí)行過程分析 148
9.1.4 實驗結果分析 150
9.2 基于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 基于二分圖的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模塊三模冗余加固 161
10.1.2 SoC OCM的協(xié)同加固 163
10.2 SoC DMA通道冗余加固方法 165
10.2.1 SoC DMA硬件故障源分析 165
10.2.2 SoC DMA通道冗余加固方法基本原理 167
10.2.3 SoC DMA通道冗余加固方法的設計 168
10.2.4 SoC DMA通道加固方法的實現(xiàn) 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
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納米級系統(tǒng)芯片單粒子效應研究 節(jié)選
第1章 緒論 1.1 集成電路發(fā)展方向 2009年公布的國際半導體技術發(fā)展路線圖明確指出，半導體器件特征尺寸已經(jīng)進入納米尺度，系統(tǒng)芯片(system on chip，SoC)和系統(tǒng)封裝(system in package，SiP)是超大規(guī)模集成電路發(fā)展的主要方向，也是推動集成電路微小型化的主要技術手段[1]。半導體集成電路發(fā)展趨勢如圖1-1 所示！ D1-1 半導體集成電路發(fā)展趨勢[1] 所謂的SoC就是將計算機系統(tǒng)或控制系統(tǒng)集成在單個芯片上。不同于傳統(tǒng)的在單個印制電路板(printed circuit boards，PCB)上通過分立器件實現(xiàn)的整機系統(tǒng)，SoC采用一種嵌入式系統(tǒng)設計技術，將中央處理器(central processing unit，CPU)、數(shù)字信號處理器(digital signal processor，DSP)、存儲器(memory)、總線、時鐘管理和外設電路等功能模塊集成在單個芯片上，以實現(xiàn)一個完整系統(tǒng)功能[2-3]，一般SoC示意圖如圖1-2所示。 圖1-2 一般SoC示意圖 MCU-微處理器控制單元；DRAM-動態(tài)隨機存取存儲器；SRAM-靜態(tài)隨機存取存儲器；Flash-閃存；UART-通用異步收發(fā)器；USB-通用串行總線；GPIO-通用輸入/輸出端口；AD/DA-模擬/數(shù)字信號轉換或數(shù)字/模擬信號轉換 2017年6月，美國國防高級研究計劃局(Defense Advanced Research Projects Agency，DARPA)和半導體行業(yè)協(xié)會(Semiconductor Industry Association，SIA)共同推出一個超過2 億美元的“電子復興計劃”(electronics resurgence initiative，ERI)，開展先進新材料、電路設計工具和系統(tǒng)架構研究，為美國國防部和美國國家安全局提供2025～2030年期間所需的基于微電子的顛覆性技術，其中有兩個關于SoC的項目，分別是：①材料與集成方向，三維單片系統(tǒng)芯片(three dimensional monolithic system on chip，3DSoC)項目；②系統(tǒng)架構方向，領域專用系統(tǒng)芯片(domain specific system on chip，DSSoC)項目！ ∠啾扔赑CB 整機系統(tǒng)，SoC具有微型化、低功耗、高速度、高集成度和高可靠性等優(yōu)點，并且采用知識產(chǎn)權(intellectual property，IP)核復用技術和軟硬件協(xié)同設計技術，提高了SoC的可移植性和可配置性，縮短了研制周期，降低了研制成本。衛(wèi)星平臺上的控制系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)等多個系統(tǒng)，以及衛(wèi)星的通信載荷、導航載荷、遙感載荷和數(shù)傳載荷都有明確的微小型化技術要求[4]。因此，采用SoC不僅能夠滿足航天電子系統(tǒng)的需求，而且為其發(fā)展提供了良好的契機！ 1.2 國家航天技術發(fā)展的需求 2011年以來，我國在載人航天技術、深空探測、北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)等方面取得了豐碩的成果。2016年，“天宮二號”空間實驗室和“神舟十一號”載人飛船的成功發(fā)射及一系列空間實驗的開展，標志著我國在空間科學實驗技術方面取得了重大突破。在深空探測方面，“嫦娥四號”實現(xiàn)了人類探測器首次月背軟著陸、首次月背與地球的中繼通信，開啟了人類月球探測新篇章，我國成為世界上第三個在月球上成功實施探測器軟著陸的國家。2016年，國務院新聞辦公室發(fā)表《2016中國的航天》白皮書，明確表述我國航天事業(yè)未來五年的重要任務，其中載人航天空間實驗室和空間站建設、火星探測工程、空間科學衛(wèi)星、遙感衛(wèi)星、衛(wèi)星導航系統(tǒng)和高能物理等多個領域將會進行國際合作和重點發(fā)展。2020年7 月，我國成功發(fā)射了首個火星探測器“天問一號”。國家航天事業(yè)的快速發(fā)展對航天電子產(chǎn)品的需求越來越大，對高可靠、長壽命衛(wèi)星和載人航天器的要求也越來越高。衛(wèi)星的控制系統(tǒng)、推進系統(tǒng)、測控系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、熱控系統(tǒng)都對微小型化提出了明確要求。同時，衛(wèi)星載荷也有微小型化的迫切需求，特別是微/納衛(wèi)星系統(tǒng)在未來空間攻防活動中的特殊作用，以及成本和部署靈活性上的優(yōu)勢，使其可能通過組網(wǎng)、編隊以“虛擬衛(wèi)星”形式運行，實現(xiàn)大型衛(wèi)星不具備的功能，因此衛(wèi)星必須微小型化。除了各種星載設備外，衛(wèi)星地面設備也有微小型化的需求。采用SoC實現(xiàn)航天電子系統(tǒng)能力的提升和功耗、重量、體積的降低，對航天工程任務的實現(xiàn)非常必要，對我國航天電子系統(tǒng)發(fā)展具有重要意義。除了微小型化，航天電子產(chǎn)品還要求高集成、高性能、高可靠和低功耗，這些正是SoC的優(yōu)點，因此SoC符合國家航天技術發(fā)展的需求！ 1.3 單粒子效應的嚴重威脅 空間環(huán)境中的銀河宇宙射線、太陽宇宙射線、范 艾倫輻射帶的高能重離子、高能質子和α粒子[5-6]，封裝材料中鈾、釷雜質衰變所產(chǎn)生的α粒子，熱中子與半導體器件摻雜的10B 相互作用產(chǎn)生的α粒子[7]，近地空間的中子或核爆產(chǎn)生的中子及大氣環(huán)境中的中子，都會導致SoC發(fā)生單粒子效應(single event effect，SEE)，嚴重影響其可靠性和壽命。 單粒子效應指單個粒子穿過器件敏感區(qū)域時，由于電離產(chǎn)生電子-空穴對被器件反偏PN 結收集形成脈沖電流，導致器件功能異常的現(xiàn)象[8-9]。引發(fā)單粒子效應的原因有很多，不同入射粒子造成單粒子效應的機理也會有所不同。一般重離子通過直接電離可導致單粒子效應，而高能質子或中子需要通過核反應產(chǎn)生次級重離子電離(也稱為間接電離)才可以導致單粒子效應。單粒子效應電子-空穴對產(chǎn)生機制如圖1-3 所示。當入射粒子沉積的電荷大于器件發(fā)生單粒子效應的臨界電荷時，將導致單粒子效應，而單粒子效應的臨界電荷與器件的電壓和結點電容等有關。半導體器件的發(fā)展導致器件的工作電壓和結點電容降低，使單粒子效應臨界電荷越來越小，因此半導體器件的單粒子效應將越來越嚴重。特別是器件的特征尺寸進入納米級以后，臨界電荷小于1fC，并且越來越小，大量的實驗已經(jīng)證明對于納米級靜態(tài)隨機存儲器(static random access memory，SRAM)，低能質子也可以通過直接電離導致單粒子效應[10-12]！ D1-3 單粒子效應電子-空穴對產(chǎn)生機制 自1975年Binder 等[13]首次報道衛(wèi)星系統(tǒng)中的J-K 觸發(fā)器(flip flop，F(xiàn)F)產(chǎn)生單粒子效應以來，已經(jīng)有多個國家報道許多與單粒子效應有關的航天器事故。根據(jù)美國國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration， NASA)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從1974年至1994年，超過100 起航天器出現(xiàn)故障和異常，分析發(fā)現(xiàn)45%的航天器故障和異常是由空間輻射造成的，其中單粒子效應造成的異常高達86%[14]。美國、歐洲、日本、中國等國家和地區(qū)都曾報道過由于單粒子效應造成的在軌衛(wèi)星故障事件。例如，美國的“TDRS-1”衛(wèi)星在1983年4 月4 日至1993年3月7日之間發(fā)生了4468 次單粒子效應；歐洲航天局(European Space Agency，ESA)的“ERS-1”衛(wèi)星由于單粒子效應造成精密測距儀中的芯片燒毀；日本“SUPERBIRD”衛(wèi)星由于單粒子效應錯誤而導致衛(wèi)星丟失；我國“風云一號”衛(wèi)星因為計算機主板出現(xiàn)單粒子效應而造成衛(wèi)星姿態(tài)失控[15-18]；2007年10 月，我國發(fā)射的首顆繞月衛(wèi)星“嫦娥一號”在發(fā)射后的二百多天里遭受單粒子效應影響十多次[19]；2011年11 月，我國與俄羅斯合作發(fā)射的“螢火一號”火星探測器，因遭受單粒子效應而未能如期完成任務[20]。因此，單粒子效應已經(jīng)成為威脅航天器在軌安全*為嚴重的輻射效應，引發(fā)了嚴重的航天器故障，造成了重大的經(jīng)濟損失！ 「鶕(jù)器件或電路單元對入射粒子產(chǎn)生的不同響應，單粒子效應可以分為多種類型，如存儲器或寄存器(Register)邏輯狀態(tài)的改變，組合電路出現(xiàn)瞬態(tài)電壓脈沖，以及功率金屬氧化物半導體場效應管(metal oxide semiconductor field effecttransistor，MOSFET)柵極的損傷等[21]，其主要類型如表1-1所示。根據(jù)是否對器件造成**的物理損傷，單粒子效應又可以分為軟錯誤和硬錯誤，軟錯誤指不會對器件造成**損傷，可以恢復的錯誤類型，如單粒子翻轉(single event upset，SEU)、單粒子多位翻轉(multiple bit upset，MBU)、單粒子瞬態(tài)(single event transient，SET)和單粒子功能中斷(single event functional interrupt，SEFI)等；硬錯誤指對器件造成**的物理損傷，如果不及時采取措施，會造成器件燒毀或者電路失效等不可恢復的錯誤類型，如單粒子鎖定(single event latch-up，SEL)、單粒子燒毀(singleevent burnout，SEB)、單粒子快速反向、單粒子柵穿(single event gate rupture，SEGR)和單個位硬錯誤(single hard error，SHE)等！ ”1-1 單粒子效應主要類型 此外，隨著半導體器件和集成電路的快速發(fā)展，采用新光刻技術、新半導體材料、新器件結構和更高的工藝集成，不斷追求高速度、高密度、高可靠、低功耗和低成本。然而納米集成電路在結構、尺寸與材料上的改變，導致集成電路單粒子效應出現(xiàn)了一些新的機理和變化，其集成度越來越高，工作電壓越來越低，導致器件臨界電荷減小，存儲器多位翻轉越來越嚴重。工作頻率的提高，使得SET的出現(xiàn)頻率越來越高，成為影響時序電路和組合電路不可忽視的一個重要因素。功能模塊越來越多，導致SEFI 的機理更加復雜，抗輻射加固更加困難。SoC包含CPU、SRAM、外設電路等，使得納米級SoC單粒子效應越來越嚴重，其機理越來越復雜，類型也更加多樣！ 【C上所述，SoC以其優(yōu)良的性能在航天任務中扮演越來越重要的角色，將更加廣泛地應用于航天電子系統(tǒng)中，因此應用前必須考慮單粒子效應對其造成的嚴重威脅，采取抗輻射加固手段提高SoC的在軌壽命和可靠性。目前，商用SoC已經(jīng)進入28nm、16nm 階段，如何對納米級SoC的單粒子效應進行評估和分析是亟待解決的重要問題，也是國內(nèi)外輻射效應研究領域重點關注的問題。由于不同模塊的單粒子效應敏感性與失效機理不同，開展SoC單粒子效應的機理研究，建立SoC單粒子效應可靠性評估方法，確定SoC單粒子效應的薄弱環(huán)節(jié)，對于SoC抗輻射加固設計具有非常重要的指導意義，也是保障航天器可靠運行的重要環(huán)節(jié)！ 1.4 SoC單粒子效應研究現(xiàn)狀 1.4.1 國外研究現(xiàn)狀 國外大規(guī)模集成電路單粒子效應的研究開展較早，20 世紀80年代已經(jīng)開始對SRAM、CPU 單粒子效應測試實驗。NASA 從1986年開始進行微處理器單粒子效應測試實驗，先后對Intel 公司的8036、80386、80387、Pentium MMX、Pentium Ⅱ和Pentium Ⅲ微處理器，MOT 公司的68020、PC603E、PC750、PC7457、PC7455、PC7448 及AMD K7 系列微處理器等開展單粒子效應測試實驗[22]。基于大量的微處理器單粒子效應測試實驗，NASA 于2008年發(fā)布了高性能商用微處理器單粒子效應測試指南，明確地表述了微處理器內(nèi)部寄存器、高速緩存(Cache)及應用軟件的單粒子效應測試方法！ oC是以微處理器為核心的嵌入式系統(tǒng)。為了將SoC應用于航天器中，20 世紀90年代開始，美國制定了一系列宇航級SoC研制計劃，包括NASA 的X-2000計劃、波音公司的板載可擴展可重配置處理架構(on-board processing expandablereconfigurable architect
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