基于Geant4的三维半导体器件单粒子效应仿真

在空间中,辐射粒子入射半导体器件,会在器件中淀积电荷。这些电荷被器件的敏感区域收集,造成存储器件(如静态随机存储器(SRAM))逻辑状态发生变化,产生单粒子翻转(SEU)效应。蒙特卡洛工具——Geant4能够针对上述物理过程进行计算机数值模拟,可以用于抗辐射器件的性能评估与优化。几何描述标示语言(GDML)能够在Geant4环境下对器件模型进行描述。通过使用GDML建立三维的器件结构模型,并使用Geant4进行不同能量质子入射三维器件模型的仿真。实验结果表明,在三维器件仿真中低能质子要比高能质子更容易引起器件的单粒子翻转效应。

SRAM型FPGA在线位流回读技术分析与实现

为及时检测出SRAM型FPGA在空间应用时受SEU影响而产生的翻转错误,保证数字系统的高可靠性应用要求,以Xilinx Virtex-II Pro FPGA为例,深入分析了FPGA的配置帧寻址及配置命令发送等配置细节,在此基础上设计并实现了基于内部ICAP接口的位流回读系统.测试结果表明,该系统可在不中断用户功能逻辑的前提下,正确回读FPGA配置内存的当前数据值,从而为及时检测并修复系统故障提供了保证.相比于采用SelectMAP等外部接口的位流回读系统,本系统可进一步节省资源,降低系统整体重量和体积.

SRAM型FPGA中SEM IP核的验证与自动注错方法

星载设备长时间工作在空间环境中,宇宙中的带电粒子会造成器件功能异常,产生存储器软错误,严重时会损坏硬件电路。为模拟辐照环境对器件的影响,利用Xilinx公司的软错误缓解(SEM)控制器IP核,搭建了基于Xilinx Kintex-7的验证与测试平台,完成对SEM IP核的功能验证。为提高测试效率,设计了基于上述平台的自动注错方法。经过验证,该方法能够达到预期的帧地址覆盖率。实验结果表明,SEM IP核具备软错误注入与缓解功能,自动注错方法有利于此IP核的实际应用。