本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

空間輻射環(huán)境中的輻射粒子會(huì)對(duì)航天器的電子系統(tǒng)造成嚴(yán)重的影響，引起各種輻射效應(yīng)，其中對(duì)半導(dǎo)體影響最大的輻射效應(yīng)是總劑量效應(yīng)和單粒子效，集成電路的總劑量效應(yīng)是目前航天電子領(lǐng)域在輻照效應(yīng)研究方面的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題，總劑量效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致單個(gè)mos器件閾值電壓的漂移，還會(huì)導(dǎo)致集成電路的電路速度降低、電參數(shù)漂移、功耗增加甚至功能失效。

目前基于總劑量效應(yīng)的可靠性測(cè)試方法采用模擬輻射源進(jìn)行地面試驗(yàn)為主，試驗(yàn)中可采用原位測(cè)試和移位測(cè)試，對(duì)于某些器件或在某些條件下還要進(jìn)行退火試驗(yàn)，在總劑量效應(yīng)的測(cè)試過程中，主要以統(tǒng)計(jì)的方式監(jiān)測(cè)在一定的輻射劑量下電參數(shù)和電路功能參數(shù)的變化，再根據(jù)參數(shù)變化去分析電路或器件的總劑量效應(yīng)的機(jī)理。在大規(guī)模集成電路中受芯片測(cè)試端口的限制，這種方式不能觀測(cè)到芯片內(nèi)部每個(gè)邏輯單元的狀態(tài)，無法準(zhǔn)確地找到電路功能失效的臨界條件，也無法定位出失效邏輯單元的分布，所以無法對(duì)邏輯單元失效機(jī)理進(jìn)行準(zhǔn)確高效的研究。

此外，總劑量效應(yīng)對(duì)于用于密碼安全的芯片來說，還是安全性的一大威脅?？倓┝啃?yīng)可作為錯(cuò)誤注入攻擊的一種重要攻擊方式，輻射劑量的累加可能會(huì)導(dǎo)致密碼電路的加解密運(yùn)算出錯(cuò)，引起密碼信息的泄露，因此對(duì)安全芯片的總劑量效應(yīng)進(jìn)行研究顯得十分重要和迫切。然而，目前對(duì)總劑量效應(yīng)的研究更多只是關(guān)注電路的可靠性，并沒有針對(duì)密碼電路的安全性進(jìn)行深入的研究，且傳統(tǒng)的測(cè)試分析方法只評(píng)價(jià)總體電路的統(tǒng)計(jì)性能，沒有測(cè)試出電路中對(duì)總劑量輻射敏感的邏輯單元，更不能定位出這些敏感單元，所以不能有針對(duì)性地指導(dǎo)芯片的可靠性和安全性設(shè)計(jì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法及裝置，旨在解決由于現(xiàn)有技術(shù)無法觀測(cè)到芯片內(nèi)部每個(gè)邏輯單元在總劑量輻照后的狀態(tài)，也無法定位到芯片內(nèi)對(duì)總劑量效應(yīng)敏感的邏輯單元的問題。

一方面，本發(fā)明提供了一種總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法，所述方法包括下述步驟：

對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)；

構(gòu)造所述待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，生成所述原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣；

根據(jù)所述觀測(cè)矩陣中的行向量，生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集；

對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)所述待測(cè)芯片進(jìn)行總劑量輻照，通過所有測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試，以確定所述輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)；

當(dāng)確定所述輻照后的待測(cè)芯片出錯(cuò)時(shí)，根據(jù)所述所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和所述觀測(cè)矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)所述壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法，生成并輸出所述待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

另一方面，本發(fā)明提供了一種總劑量效應(yīng)的探測(cè)裝置，所述裝置包括：

電路設(shè)計(jì)模塊，用于對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)；

矩陣生成模塊，用于構(gòu)造所述待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，生成所述原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣；

向量集生成模塊，用于根據(jù)所述觀測(cè)矩陣中的行向量，生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集；

輻照測(cè)試模塊，用于對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)所述待測(cè)芯片進(jìn)行總劑量輻照，通過所有測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試，以確定所述輻照后的待測(cè)試芯片是否出錯(cuò)；以及

敏感輸出模塊，用于當(dāng)確定所述輻照后的待測(cè)芯片出錯(cuò)時(shí)，根據(jù)所述所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和所述觀測(cè)矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)所述壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法，生成并輸出所述待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

本發(fā)明對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)，為可測(cè)性設(shè)計(jì)后的芯片構(gòu)造總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，并根據(jù)壓縮感知理論，生成該原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣，生成該觀測(cè)矩陣每行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集，接著對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)相同的待測(cè)芯片同時(shí)進(jìn)行總劑量輻照，由所有的測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試，根據(jù)測(cè)試結(jié)果確定待測(cè)芯片在輻照下是否出錯(cuò)，當(dāng)出錯(cuò)時(shí)，根據(jù)所有測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣，構(gòu)建用于生成待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號(hào)的壓縮感知方程，根據(jù)重構(gòu)信號(hào)即可生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而通過可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論提高了信號(hào)重構(gòu)效率和重構(gòu)準(zhǔn)確性，高效、準(zhǔn)確地定位了待測(cè)芯片內(nèi)部對(duì)總劑量效應(yīng)敏感的邏輯單元，進(jìn)而能夠快速判斷出待測(cè)芯片的總劑量效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的待測(cè)芯片內(nèi)部的總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的生成待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布過程中冗余比與重構(gòu)準(zhǔn)確率的關(guān)系圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例三提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖6是本發(fā)明實(shí)施例四提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)描述：

實(shí)施例一：

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例一提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下：

在步驟s101中，對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)。

本發(fā)明實(shí)施例適用于測(cè)試芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布的系統(tǒng)或平臺(tái)。對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)，以利用可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來。具體地，可先根據(jù)待測(cè)芯片中電路的規(guī)模確定掃描鏈的條數(shù)，再采用可測(cè)性設(shè)計(jì)工具(例如dftcompiler)將電路中的寄存器用全掃描的方式插入到掃描鏈中。

在步驟s102中，構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，生成原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可根據(jù)待測(cè)芯片中邏輯單元對(duì)總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量的敏感性狀態(tài)可根據(jù)待測(cè)芯片內(nèi)部邏輯單元的屬性確定。具體地，原始信號(hào)可表示為x＝[x1,x2,…,xi,…,xn]^t，其中，xi表示待測(cè)芯片中邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是可靠還是敏感，當(dāng)xi＝0時(shí)可認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下具有可靠性，當(dāng)xi＝1時(shí)可認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是敏感的，n為待測(cè)芯片內(nèi)邏輯單元的總數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，電路內(nèi)部敏感邏輯單元的數(shù)目或分布與電路內(nèi)部所有邏輯單元相比具有稀疏性，即可認(rèn)為原始信號(hào)具有稀疏性，因此省略壓縮感知中對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行稀疏變換的步驟，或者可理解為原始信號(hào)的稀疏基矩陣為單位矩陣。

在本發(fā)明實(shí)施例中，接著構(gòu)造原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣，根據(jù)壓縮感知理論，可知觀測(cè)矩陣與稀疏基矩陣之間應(yīng)滿足約束等距性或非相干性，由于任意給定的矩陣都與隨機(jī)矩陣具有很大非相干性，常采用隨機(jī)矩陣作為觀測(cè)矩陣。在本發(fā)明實(shí)施例中原始信號(hào)為0-1分布的離散信號(hào)，測(cè)試結(jié)果為待測(cè)芯片總劑量輻照后內(nèi)部出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測(cè)矩陣用來表示待測(cè)芯片中對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否被測(cè)，因此觀測(cè)矩陣應(yīng)當(dāng)為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機(jī)矩陣設(shè)置為原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

在步驟s103中，根據(jù)觀測(cè)矩陣中的行向量，生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

在本發(fā)明實(shí)施例中，觀測(cè)矩陣中的每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)試向量集，一個(gè)測(cè)試向量集可用來測(cè)試一個(gè)待測(cè)芯片。

具體地，根據(jù)觀測(cè)矩陣當(dāng)前行向量中每個(gè)位置的數(shù)值確定該位置對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否為待測(cè)單元，例如，當(dāng)該位置的數(shù)值為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的邏輯單元為待測(cè)單元，當(dāng)該位置的數(shù)值為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的邏輯單元不為待測(cè)單元。確定后，采用可測(cè)性設(shè)計(jì)中的測(cè)試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測(cè)單元的測(cè)試向量，這些測(cè)試向量構(gòu)成該行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。如此，可生成觀測(cè)矩陣中每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

在步驟s104中，對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)待測(cè)芯片進(jìn)行總劑量輻照，通過所有測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試，以確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，每一次總劑量效應(yīng)測(cè)試的時(shí)間通常在十幾個(gè)小時(shí)以上、電路中的邏輯單元通常有成千上百個(gè)，為了更快、更準(zhǔn)確地對(duì)待測(cè)芯片中邏輯單元的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)與待測(cè)芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時(shí)進(jìn)行總劑量輻照。具體地，總劑量輻射環(huán)境可采用模擬輻射源進(jìn)行地面試驗(yàn)的方式，模擬射線源可為γ射線、電子加速器的電子束以及x射線源，預(yù)設(shè)數(shù)量為觀測(cè)矩陣的行數(shù)，也為測(cè)試向量集的數(shù)量。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過每個(gè)測(cè)試向量集中的測(cè)試向量對(duì)相應(yīng)待測(cè)芯片中的待測(cè)單元進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果為相應(yīng)待測(cè)芯片中輻照后出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目，因此在確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)的同時(shí)獲得待測(cè)芯片內(nèi)部的出錯(cuò)邏輯單元數(shù)目。

可選地，也可對(duì)一塊芯片進(jìn)行多次輻照，每次使用一個(gè)測(cè)試向量集對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

在步驟s105中，當(dāng)確定輻照后的待測(cè)芯片出錯(cuò)時(shí)，根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法，生成并輸出待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)確定待測(cè)芯片在輻照下出錯(cuò)時(shí)，可根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣構(gòu)建用于生成待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號(hào)的壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法對(duì)壓縮感知方程進(jìn)行非線性優(yōu)化，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號(hào)，該重構(gòu)信號(hào)即待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

具體地，壓縮感知方程可表示為：

y＝φx'，即其中，y為測(cè)試結(jié)果，φ為觀測(cè)矩陣，x'為重構(gòu)信號(hào)，a11、a12等為觀測(cè)矩陣中的數(shù)據(jù)。當(dāng)xi'＝0時(shí)認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量輻照下是可靠的，當(dāng)xi'＝1時(shí)認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量輻照下是敏感的。作為示例地，圖2為待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，圖2中的圓點(diǎn)為待測(cè)芯片內(nèi)部對(duì)總劑量效應(yīng)敏感的邏輯單元。

優(yōu)選地，采用信號(hào)恢復(fù)精度高的凸優(yōu)化算法求解壓縮感知方程，有效地提高待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號(hào)的重構(gòu)精度。

優(yōu)選地，如圖3所示，當(dāng)冗余比(觀測(cè)矩陣的行數(shù)與稀疏度的比例)大于等于4時(shí)，待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號(hào)的效果最好，即重構(gòu)準(zhǔn)確率最高。其中，稀疏度為原始信號(hào)中1的個(gè)數(shù)，圖3中的橫坐標(biāo)為冗余比，縱坐標(biāo)為重構(gòu)準(zhǔn)確率，重構(gòu)準(zhǔn)確率為重構(gòu)信號(hào)中正確數(shù)據(jù)與重構(gòu)信號(hào)總規(guī)模的比率，圖3中的曲線1至5依次表示當(dāng)一次測(cè)試下被觀測(cè)的寄存器數(shù)目分別為200、100、50、25、13個(gè)時(shí)冗余比和重構(gòu)準(zhǔn)確率的關(guān)系。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準(zhǔn)確地定位待測(cè)芯片內(nèi)部對(duì)總劑量輻照敏感的邏輯單元，快速判斷出待測(cè)芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

實(shí)施例二：

圖4示出了本發(fā)明實(shí)施例二提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)方法的實(shí)現(xiàn)流程，詳述如下：

在步驟s401中，對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)，以利用可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來。

在步驟s402中，構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，生成原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可根據(jù)待測(cè)芯片中邏輯單元對(duì)總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)。根據(jù)壓縮感知理論，原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣可為隨機(jī)矩陣，由于本發(fā)明實(shí)施例中原始信號(hào)為0-1分布的離散信號(hào)，測(cè)試結(jié)果為待測(cè)芯片總劑量輻照后內(nèi)部出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測(cè)矩陣用來表示待測(cè)芯片中對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否為待測(cè)單元，因此觀測(cè)矩陣應(yīng)當(dāng)為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機(jī)矩陣設(shè)置為原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

在步驟s403中，根據(jù)觀測(cè)矩陣中的行向量，生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)觀測(cè)矩陣當(dāng)前行向量中每個(gè)位置的數(shù)值確定該位置對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否為待測(cè)單元，采用可測(cè)性設(shè)計(jì)中的測(cè)試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測(cè)單元的測(cè)試向量，這些測(cè)試向量構(gòu)成該行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集，如此，可生成觀測(cè)矩陣中每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

在步驟s404中，對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)待測(cè)芯片進(jìn)行總劑量輻照，通過所有測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)與待測(cè)芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時(shí)進(jìn)行總劑量輻照，并通過每個(gè)測(cè)試向量集中的測(cè)試向量對(duì)相應(yīng)待測(cè)芯片中的待測(cè)單元進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果為相應(yīng)待測(cè)芯片中輻照后出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目。

在步驟s405中，確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在通過每個(gè)測(cè)試向量集中的測(cè)試向量對(duì)相應(yīng)待測(cè)芯片中的待測(cè)單元進(jìn)行測(cè)試后，根據(jù)測(cè)試結(jié)果可確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)，當(dāng)待測(cè)芯片在輻照下出錯(cuò)時(shí)，執(zhí)行步驟s406，當(dāng)待測(cè)芯片在輻照下未出錯(cuò)時(shí)，執(zhí)行步驟s407。

在步驟s406中，根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法，生成并輸出待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣構(gòu)建用于生成待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號(hào)的壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法和壓縮感知方程，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號(hào)，該重構(gòu)信號(hào)即待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在步驟s407中，增加總劑量輻照的輻照劑量。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過增加總劑量輻照的輻照劑量加大待測(cè)芯片的總劑量效應(yīng)。在增大了輻照劑量后，重新對(duì)待測(cè)芯片進(jìn)行輻照和測(cè)試，直至待測(cè)芯片在輻照后出錯(cuò)，即出現(xiàn)發(fā)生錯(cuò)誤的邏輯單元。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準(zhǔn)確地定位待測(cè)芯片內(nèi)部對(duì)總劑量輻照敏感的邏輯單元，進(jìn)而能夠快速判斷出待測(cè)芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，所述的存儲(chǔ)介質(zhì)，如rom/ram、磁盤、光盤等。

實(shí)施例三：

圖5示出了本發(fā)明實(shí)施例三提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，其中包括：

電路設(shè)計(jì)模塊51，用于對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)，以利用可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來。

矩陣生成模塊52，用于構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，生成原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可根據(jù)待測(cè)芯片中邏輯單元對(duì)總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量的敏感性狀態(tài)可根據(jù)待測(cè)芯片內(nèi)部邏輯單元的屬性確定。具體地，原始信號(hào)可表示為x＝[x1,x2,…,xi,…,xn]^t，其中，xi表示待測(cè)芯片中邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是可靠還是敏感，當(dāng)xi＝0時(shí)可認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下具有可靠性，當(dāng)xi＝1時(shí)可認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是敏感的，n為待測(cè)芯片內(nèi)邏輯單元的總數(shù)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，電路內(nèi)部敏感邏輯單元的數(shù)目或分布與電路內(nèi)部所有邏輯單元相比具有稀疏性，即可認(rèn)為原始信號(hào)具有稀疏性，因此省略壓縮感知中對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行稀疏變換的步驟，或者可理解為原始信號(hào)的稀疏基矩陣為單位矩陣。

在本發(fā)明實(shí)施例中，接著構(gòu)造原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣，根據(jù)壓縮感知理論，可知觀測(cè)矩陣與稀疏基矩陣之間應(yīng)滿足約束等距性或非相干性，由于任意給定的矩陣都與隨機(jī)矩陣具有很大非相干性，常采用隨機(jī)矩陣作為觀測(cè)矩陣。在本發(fā)明實(shí)施例中冤死信號(hào)為0-1分布的離散信號(hào)，測(cè)試結(jié)果為待測(cè)芯片總劑量輻照后出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測(cè)矩陣用來表示芯片中對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否被測(cè)，因此觀測(cè)矩陣應(yīng)當(dāng)為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機(jī)矩陣設(shè)置為原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

向量集生成模塊53，用于根據(jù)觀測(cè)矩陣中的行向量，生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

在本發(fā)明實(shí)施例中，觀測(cè)矩陣中的每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)試向量集，一個(gè)測(cè)試向量集可用來測(cè)試一個(gè)待測(cè)芯片。根據(jù)觀測(cè)矩陣當(dāng)前行向量中每個(gè)位置的數(shù)值確定該位置對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否為待測(cè)單元，例如，當(dāng)該位置的數(shù)值為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的邏輯單元為待測(cè)單元，當(dāng)該位置的數(shù)值為0時(shí)，對(duì)應(yīng)的邏輯單元不為待測(cè)單元。確定后，采用可測(cè)性設(shè)計(jì)中的測(cè)試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測(cè)單元的測(cè)試向量，這些測(cè)試向量構(gòu)成該行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。如此，可生成觀測(cè)矩陣中每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

輻照測(cè)試模塊54，用于對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)待測(cè)芯片進(jìn)行總劑量輻照，通過所有測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試，以確定輻照后的待測(cè)試芯片是否出錯(cuò)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，每一次總劑量效應(yīng)測(cè)試的時(shí)間通常在十幾個(gè)小時(shí)以上、電路中的邏輯單元通常有成千上百個(gè)，為了更快、更準(zhǔn)確地對(duì)待測(cè)芯片中邏輯單元的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)與待測(cè)芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時(shí)進(jìn)行總劑量輻照。再通過每個(gè)測(cè)試向量集中的測(cè)試向量對(duì)相應(yīng)待測(cè)芯片中的待測(cè)單元進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果為相應(yīng)待測(cè)芯片中輻照后出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目，因此在確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)的同時(shí)獲得待測(cè)芯片內(nèi)部的出錯(cuò)邏輯單元數(shù)目。

可選地，也可對(duì)一塊芯片進(jìn)行多次輻照，每次使用一個(gè)測(cè)試向量集對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。

敏感輸出模塊55，用于當(dāng)確定輻照后的待測(cè)芯片出錯(cuò)時(shí)，根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法，生成并輸出待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)確定待測(cè)芯片在輻照下出錯(cuò)時(shí)，可根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣構(gòu)建用于生成待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號(hào)的壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法對(duì)壓縮感知方程進(jìn)行非線性優(yōu)化，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號(hào)，該重構(gòu)信號(hào)即待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

具體地，壓縮感知方程可表示為：

y＝φx'，即其中，y為測(cè)試結(jié)果，φ為觀測(cè)矩陣，x'為重構(gòu)信號(hào)，a11、a12等為觀測(cè)矩陣中的數(shù)據(jù)。當(dāng)xi'＝0時(shí)認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量輻照下是可靠的，當(dāng)xi'＝1時(shí)認(rèn)為邏輯單元ri在總劑量輻照下是敏感的。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準(zhǔn)確地定位待測(cè)芯片內(nèi)部對(duì)總劑量輻照敏感的邏輯單元，快速判斷出待測(cè)芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

實(shí)施例四：

圖6示出了本發(fā)明實(shí)施例四提供的總劑量效應(yīng)的探測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)，其中包括：

電路設(shè)計(jì)模塊61，用于對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)待測(cè)芯片中的電路進(jìn)行可測(cè)性設(shè)計(jì)，以利用可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來。

矩陣生成模塊62，用于構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)，生成原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可根據(jù)待測(cè)芯片中邏輯單元對(duì)總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測(cè)芯片總劑量效應(yīng)的原始信號(hào)。根據(jù)壓縮感知理論，原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣可為隨機(jī)矩陣，由于本發(fā)明實(shí)施例中原始信號(hào)為0-1分布的離散信號(hào)，測(cè)試結(jié)果為待測(cè)芯片總劑量輻照后內(nèi)部出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測(cè)矩陣用來表示待測(cè)芯片中對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否為待測(cè)單元，因此觀測(cè)矩陣應(yīng)當(dāng)為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機(jī)矩陣設(shè)置為原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

向量集生成模塊63，用于根據(jù)觀測(cè)矩陣中的行向量，生成對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

在本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)觀測(cè)矩陣當(dāng)前行向量中每個(gè)位置的數(shù)值確定該位置對(duì)應(yīng)的邏輯單元是否為待測(cè)單元，采用可測(cè)性設(shè)計(jì)中的測(cè)試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測(cè)單元的測(cè)試向量，這些測(cè)試向量構(gòu)成該行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集，如此，可生成觀測(cè)矩陣中每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)的測(cè)試向量集。

輻照測(cè)試模塊64，用于對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)待測(cè)芯片進(jìn)行總劑量輻照，通過所有測(cè)試向量集對(duì)輻照后對(duì)應(yīng)的待測(cè)芯片內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)與待測(cè)芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時(shí)進(jìn)行總劑量輻照，并通過每個(gè)測(cè)試向量集中的測(cè)試向量對(duì)相應(yīng)待測(cè)芯片中的待測(cè)單元進(jìn)行測(cè)試，每個(gè)測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果為相應(yīng)待測(cè)芯片中輻照后出錯(cuò)的邏輯單元數(shù)目。因此在確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)的同時(shí)獲得待測(cè)芯片內(nèi)部的出錯(cuò)邏輯單元數(shù)目。

敏感輸出模塊65，用于當(dāng)確定輻照后的待測(cè)芯片出錯(cuò)時(shí)，根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣，生成壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法，生成并輸出待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實(shí)施例中，當(dāng)待測(cè)芯片在輻照下出錯(cuò)時(shí)，可根據(jù)所有測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果和觀測(cè)矩陣構(gòu)建壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號(hào)重構(gòu)算法和壓縮感知方程，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號(hào)，該重構(gòu)信號(hào)即待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

劑量增加模塊66，用于當(dāng)確定輻照后的待測(cè)芯片未出錯(cuò)時(shí)，增加總劑量輻照的輻照劑量。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過增加總劑量輻照的輻照劑量來加大總劑量效應(yīng)。在增大了輻照劑量后，重新由輻照測(cè)試模塊64對(duì)待測(cè)芯片進(jìn)行輻照和測(cè)試，直至待測(cè)芯片在輻照后出錯(cuò)，即待測(cè)芯片中出現(xiàn)發(fā)生錯(cuò)誤的邏輯單元。

優(yōu)選地，矩陣生成模塊62包括原始信號(hào)構(gòu)造模塊621和觀測(cè)矩陣設(shè)置模塊622，其中：

原始信號(hào)構(gòu)造模塊621，用于根據(jù)待測(cè)芯片中邏輯單元是否對(duì)總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造原始信號(hào)；以及

觀測(cè)矩陣設(shè)置模塊622，用于將預(yù)設(shè)的伯努利隨機(jī)矩陣設(shè)置為原始信號(hào)的觀測(cè)矩陣。

優(yōu)選地，向量集生成模塊63包括測(cè)試向量生成模塊631和測(cè)試向量集生成模塊632，其中：

測(cè)試向量生成模塊631，用于依次根據(jù)觀測(cè)矩陣中每個(gè)行向量，確定待測(cè)芯片內(nèi)部的邏輯單元中的待測(cè)單元，并生成待測(cè)單元的測(cè)試向量；以及

測(cè)試向量集生成模塊632，用于將待測(cè)芯片中所有待測(cè)單元的測(cè)試向量構(gòu)成一個(gè)測(cè)試向量集，每個(gè)行向量對(duì)應(yīng)一個(gè)測(cè)試向量集。

優(yōu)選地，輻照測(cè)試模塊64包括輻照模塊641和測(cè)試模塊642，其中：

輻照模塊641，用于在預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境中對(duì)預(yù)設(shè)數(shù)量個(gè)待測(cè)芯片進(jìn)行輻照；以及

測(cè)試模塊642，用于通過每個(gè)測(cè)試向量集對(duì)輻照后相應(yīng)的待測(cè)芯片進(jìn)行測(cè)試，確定輻照后的待測(cè)芯片是否出錯(cuò)，并獲得每個(gè)輻照后的待測(cè)芯片的出錯(cuò)邏輯單元數(shù)目。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過可測(cè)性設(shè)計(jì)的可控性和可觀性將待測(cè)芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測(cè)試向量集所對(duì)應(yīng)的測(cè)試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測(cè)試向量集的測(cè)試結(jié)果，生成待測(cè)芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準(zhǔn)確地定位待測(cè)芯片內(nèi)部對(duì)總劑量輻照敏感的邏輯單元，快速判斷出待測(cè)芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

在本發(fā)明實(shí)施例中，總劑量效應(yīng)的探測(cè)裝置的各單元可由相應(yīng)的硬件或軟件單元實(shí)現(xiàn)，各單元可以為獨(dú)立的軟、硬件單元，也可以集成為一個(gè)軟、硬件單元，在此不用以限制本發(fā)明。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。