基于双核锁步的多核处理器SEU加固方法

以单粒子翻转为代表的软错误是制约COTS器件空间应用的主要因素之一;为了满足空间应用对高集成卫星电子系统抗辐照防护的要求,提出了一种面向通用多核处理器的单粒子翻转加固方法,通过软件层面双核互检,在不额外增加硬件开销的前提下,充分提高了COTS器件的可靠性,具有良好的可移植性和较强的工程实用价值;进行软件故障注入实验,在程序执行的关键节点注入错误信息,验证该双核互检方法实用性;实验结果表明双核互锁方法可以100%检测出系统中产生的单粒子翻转,抗软错误能力满足应用需要。

异步FIFO抗SEU设计

在高空高能粒子的影响下,航天或航空电子设计中广泛使用的异步FIFO容易产生单粒子翻转,从而导致功能紊乱甚至失效。因此在面向航天或航空的高安全电子设计中需采用容错设计来提高异步FIFO电路的抗辐射能力。但传统的三模冗余设计应用于异步FIFO时有一定的局限性,会出现由指针错误引起的某一通道的数据持续出错、跨时钟域导致的输出数据不同步等降低三模冗余防护能力的问题。针对该问题,文中提出适用于异步FIFO的新的电路结构及三模冗余方案。经仿真证明,采用新三模冗余方案构建的异步FIFO在辐射环境下能快速纠正指针错误,同步三路冗余数据,使其具有更高的单粒子防护效果。

法国邮政SEUR公司温控运输服务发展迅速

随着西班牙客户群的扩大和订购生鲜等冷链产品需求的增加,Geopost子公司SEUR的温控运输服务SEUR frío发展迅速。2022年,该业务量同比增长23%,发货量每天达到6 000件。SEUR西班牙销售经理表示,SEUR frío是公司的旗舰产品之一,在细分市场中处于领先地位。

美国几架航天飞机所发生的SEU研究

本文对1991年美国发射的5架不同倾角不同高度的低地球轨道航天飞机所遇到的单粒子翻转事件进行了考查和研究．结果证实在极光区和南大西洋异常区仍可能发生大量单粒子事件，大大地影响到航天器的安全，对此文中给出了一些结论和建议．

基因循环存储模块的SEU自检

胚胎电子细胞的基因循环存储模块在辐射空间容易受到单粒子翻转(SEU)影响,由于缺乏有效的自检手段,严重制约了胚胎电子阵列在深空等辐射环境中的应用。本文设计了一种新型的具有SEU自修复能力的触发器单元,并结合汉明纠错码,设计了一种新型的具有SEU自检和自修复能力的基因循环存储模块,可以在维持胚胎电子细胞阵列正常工作的情况下,实时有效的检测并修复1 bit SEU。以2 bit进位加法器为例,通过仿真实验,验证了胚胎电子细胞的SEU自检和自修复能力。

一种SEU实验数据的处理方法

对SEU数据—特别是看似不理想,但却包含了丰富的物理信息的所谓“坏数据”—的处理方法进行了分析讨论,并具体针对IDT7164器件的SEU数据进行了处理,从中得到了死层厚度、灵敏体积厚度、能量阈值等进行单粒子翻转预测所需要的关键参数,并就如何根据国内加速器的实际情况开展有针对性的单粒子效应模拟试验提出了一些初步想法.

基于看门狗的星载软件抗SEL、SEU保护系统设计

一般对星载计算机都要求可靠性高 ,重量轻 ,体积小 ,希望硬件设计尽量少用或不用冗余系统来保证可靠性 .研究尽量少采用硬件冗余而采用看门狗措施来保证星载系统可靠性的方法 .看门狗分为软件看门狗和硬件看门狗 ,分别设在星载机不同位置 .根据故障时间的长短 ,不同看门狗启动不同级别的保护措施 .系统采用先处理软件故障 ,后处理硬件故障 ,保护级别逐步升级策略 .提出了星载计算机五级保护策略和各保护级别的启动条件 ,对各种看门狗进行设计 ,并通过仿真实验证明了该方案的可行性 .

民用机载电子硬件的SEU效应FPGA仿真测试研究

针对民用机载电子硬件的现场可编程门阵列(FPGA)芯片高使用频率和长时间运行的特点,以及联邦航空管理局(FAA)等提出的审查条例对单粒子翻转效应(SEU)的防护要求,介绍了民用机载电子硬件的SEU效应评估研究的必要性。并且从民用机载电子硬件主流的三模冗余容错电路入手,设计了SEU效应仿真测试电路。将冗余系统与多时钟沿触发相结合,提高了系统的检错能力。对冗余系统进行仿真SEU故障注入,通过与参照单元的比较,可对SEU效应引起的失效的发生进行仿真测试。

基于DICE单元的抗SEU加固SRAM设计

DICE单元是一种有效的SEU加固方法,但是,基于DICE单元的SRAM在读写过程中发生的SEU失效以及其外围电路中发生的失效,仍然是加固SRAM中的薄弱环节。针对这些问题,提出了分离位线结构以解决DICE单元读写过程中的翻转问题,并采用双模冗余的锁存器加固方法解决外围电路的SEU问题。模拟表明本文的方法能够有效弥补传统的基于DICE单元的SRAM的不足。

CMOS APS用移位寄存器抗SEU加固方法

电离辐射环境中使用的CMOS有源像素图像传感器(APS)的基于反相器的准静态移位寄存器容易发生单粒子翻转(SEU),而致使CMOS APS不能正常工作。本文对基于反相器的准静态移位寄存器中的单粒子翻转效应进行了分析,其对单粒子瞬态(SET)最敏感的节点存在于反相器的输入端,反相器的输入阈值电压和输入节点电容决定了其抗SEU的能力。提出了用施密特触发器代替反相器的加固方案,因施密特触发器的电压传输特性存在一滞回区间,所以有更高的翻转阈值,从而可获得更好的抗SEU能力。仿真结果表明,采用施密特触发器的移位寄存器结构较原电路结构的抗SEU能力提高了约10倍。

改进DICE结构的D触发器抗SEU设计

基于DICE结构主-从型D触发器的抗辐照加固方法的研究,在原有双立互锁存储单元(DICE)结构D触发器的基础上改进电路结构,其主锁存器采用抗静态、动态单粒子翻转(SEU)设计,从锁存器保留原有的DICE结构。主锁存器根据电阻加固与RC滤波的原理,将晶体管作电阻使用,使得电路中存在RC滤波,通过设置晶体管合理的宽长比,使其与晶体管间隔的节点的电平在SEU期间不变化,保持原电平状态,从而使电路具有抗动态SEU的能力。Spectre仿真结果表明,改进的D触发器既具有抗动态SEU能力,又保留了DICE抗静态SEU较好的优点,其抗单粒子翻转效果较好。

PD SOI BTSNMOS器件的三维SEU仿真

采用silvaco软件对抗辐射PD SOI BTSNMOS器件进行了三维SEU仿真。器件建模采用devedit软件,工艺参考标准0.8μm PD SOI工艺平台。器件基于SIMOX SOI材料,其埋氧层厚度为375nm,顶层硅膜厚度为205nm。三维SEU仿真的入射粒子轨迹垂直于器件表面,主要选取了垂直于沟道方向(DS)和平行于沟道方向(PDS)。对比了不同入射粒子轨迹下器件关断状态下漏端电流随粒子入射时间的变化,确定了器件的敏感区域在漏体PN结处,并且越远离体接触的地方,对SEU效应越敏感。

适宜模拟SEU的总线级故障注入技术研究

适宜模拟SEU的故障注入技术是针对空间辐射在微电子器件中诱发单粒子翻转事件的，目的在于验证目标机的容错结构的合理性和容错手段的有效性，提高星上电子设备可靠性。本文从总线级故障注入的原理、故障注入系统结构、故障注入属性设置、故障注入硬件和软件等各个方面进行阐述，采用PCI总线技术、同步总线串行通信技术以及FPGA设计技术实现，并且以目标星载计算机、故障注入系统构建了测试验证环境，通过实践证明该故障注入原理的可实现性和可操作性。基于总线级的故障注入具有非破坏性、安全性、智能可配置和操作简单等特点，对于采用插装存储器的星载计算机系统，具有较高的应用价值。

SEU加固存储单元多节点翻转的准三维数值模拟

为了深入了解SEU加固存储单元中多节点翻转的内部电荷收集及电压变化机制,采用准三维模拟工具MEDICI,对DIED加固单元进行器件/电路的混合模拟.结果表明,瞬时浮制节点和电荷的横向扩散是多节点翻转的关键原因.还研究其他加固单元多节点翻转的特点,并给出了避免多节点翻转的方法.

一种SEU硬核检测电路的设计与实现

现有的现场可编程门阵列(FPGA)芯片在进行单粒子翻转(SEU)检错时,只能针对FPGA配置单元进行周期性重复擦写而不能连续检错纠错。为此,设计一种能连续检测SEU错误并实时输出检错信息的硬核检测电路。该设计改进传统FPGA芯片的数据帧存储结构,能对芯片进行连续回读循环冗余校验(CRC)。在FDP3P7芯片上的流片实现结果表明,该电路能在50 MHz工作频率下连续对芯片进行回读CRC校验,并正确输出SEU帧检错信息。

SRAM型FPGA的SEU故障注入系统设计

在研究SRAM型FPGA配置存储器物理结构及配置结构的基础上,发现对FPGA配置文件中的帧数据进行0/1翻转可以实现配置存储器的人为翻转,从而来仿真FPGA的SEU效应.基于部分重构技术设计了一种针对SRAM型FPGA的SEU故障注入系统,通过ICAP来实现部分重构,不需要额外的硬件开销.故障注入系统在XUP XC2VP30开发板上实现,通过对三个FPGA典型设计进行SEU敏感性分析,验证了所设计系统的有效性,并验证了三模冗余的加固效果.

数字太敏SoC的抗SEU加固设计

针对航天应用中数字式太阳敏感器高可靠性的要求,对基于Leon3处理器平台的数字式太阳敏感器SoC在RTL级进行抗SEU加固设计.出于加固后整个系统速度和面积的考虑,本文针对SoC中不同部分采取不同的加固方法,综合使用了三模冗余、EDAC(Error Detection And Correction)电路、CPU流水线重启和Cache强制不命中等容错方法.使用故障注入的方法测试寄存器文件加固后系统的软错误敏感性,对寄存器加固效果进行评估.并在FPGA上进行原型实现,对比加固前后的速度及开销情况.

SEU的二维数值模拟

本文阐述了单粒子效应原理和损伤机理,对MEDICI软件进行了简要介绍。运用MEDICI软件分别对体硅和SOI(Silicon-On-Insulator)衬底材料进行CMOS SRAM的SEU(Single -Event Upset)模拟实验,得出实验结果,并对实验结果进行分析,证明了SOI材料有良好的抗辐射加固特性,体现出SOI材料的优越性。

SEU型惯性除尘器的应用研究

分析了专利产品SEU型惯性除尘器的除尘机理 ,并详细介绍了其在输煤皮带中的实际应用 ,为中小企业的粉尘治理提供了一种投资少 。

通用总线控制器抗SEU加固设计研究

随着集成电路制造技术的发展,寄存器和SRAM等存储单元在空间辐射环境中越来越容易受到单粒子翻转(SEU)效应的影响.传统抗SEU加固方法分为工艺加固和设计加固,前者依赖于工艺平台,难度大、周期长,后者仅针对芯片内部特定SEU敏感单元.通过提出一种针对通用总线控制器的芯片级抗SEU加固设计方法,采用冗余编码和刷新技术,可以进一步提高芯片的抗SEU能力;通过划分影响域和添加中断源,便于定位芯片中SEU敏感位置,从而有利于片内刷新操作和后续设计优化.实验结果表明,与传统的辐射加固方法相比,新方法具有更高的辐射可靠性和容错能力.