28 nm Polarfire FPGA单粒子瞬态脉冲宽度检测技术研究

本文依据28 nm Polarfire FPGA内部资源布局特点对两种SET脉冲宽度检测电路进行结构设计。以故障注入方式,从时间分辨率、检测精度、宽度测量阈值、死时间以及资源占用这5个TDC电路功能指标出发,研究两种SET脉冲宽度检测电路的差异,并分析影响SET脉冲宽度检测电路的因素。结果表明:在Polarfire FPGA中,当两种检测电路的理论SET脉冲宽度检测范围相同时(86~1 000 ps),可变延时脉冲宽度检测电路的资源占用相对较小,但检测精度比抽头延时脉冲宽度检测电路低约43 ps,检测阈值高约200 ps,且存在有1.4 ns的死时间。综合对比结果,在Polarfire FPGA中检测宽脉冲(>344 ps)选用抽头延时脉冲宽度检测电路,而窄脉冲选用可变延时脉冲宽度检测电路进行检测。

BTI作用下三因素对集成电路软差错率的影响

在纳米工艺下,老化效应与软差错共同引发的集成电路可靠性问题至关重要,目前,考虑多个因素分析老化效应对软差错率影响的工作相对较少.作为一种典型的老化效应,偏置温度不稳定性(bias temperature instability,BTI)效应包括发生在PMOS中的负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability,NBTI)和发生在NMOS中的正偏置温度不稳定性(positive bias temperature instability,PBTI),现有工作多聚焦在单个因素在NBTI下的影响.在BTI作用下门延迟对软差错率(soft error rate,SER)的影响研究工作的基础上,进一步研究了单粒子瞬态(single event transient,SET)故障脉冲宽度和关键电荷对SER的影响.首先通过考虑PBTI,完善了在BTI作用下基于32nm工艺SET脉宽的变化模型;然后分别研究了如何在SER的计算中考虑SET脉宽和关键电荷的影响,提出了SET脉宽变化可以反映在模拟注入电荷量的变化上的结论.通过HSPICE仿真验证和C++实验表明:3个因素中延迟和SET脉宽对SER影响较小,受BTI应力影响SER将增大,应力作用初期影响最为明显,之后影响将变缓.