一種存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的檢測系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于輻射效應(yīng)研宄領(lǐng)域，涉及存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的檢測方法，特別涉及到存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)與外界瞬時擾動效應(yīng)的甄別方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空間電子學(xué)系統(tǒng)受輻射環(huán)境的影響，可能在數(shù)字電路中的邏輯狀態(tài)發(fā)生改變。這些邏輯狀態(tài)的變化可導(dǎo)致系統(tǒng)工作異常，是空間微電子學(xué)系統(tǒng)必須重點(diǎn)測試及防護(hù)的內(nèi)容。其中單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)(SEU)的產(chǎn)生過程為:太空中的各種高能粒子(高能質(zhì)子、α粒子、重離子等)入射存儲器的敏感節(jié)點(diǎn)，在節(jié)點(diǎn)處產(chǎn)生輻射感生電荷，這些感生電荷被節(jié)點(diǎn)的電極收集后，便產(chǎn)生干擾電流，這個干擾電流與存儲器的寫入過程類似。當(dāng)干擾電流足夠強(qiáng)，就會使節(jié)點(diǎn)原本存儲的邏輯狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，如存儲的狀態(tài)由“O”變?yōu)椤?1”，或由“ I ”變?yōu)椤癘” ；當(dāng)干擾電流較弱時，節(jié)點(diǎn)原本存儲的邏輯狀態(tài)在經(jīng)過短時間的波動后得到恢復(fù)，即單粒子瞬時擾動過程。
[0003]除了單粒子瞬時擾動因素外，數(shù)字電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換、外圍大功率器件的狀態(tài)轉(zhuǎn)換、靜電放電現(xiàn)象等都會影響到測量系統(tǒng)的工作狀態(tài)，從而對試驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生較大影響。
[0004]空間電子學(xué)系統(tǒng)在選用存儲器時，必須了解器件的抗單粒子效應(yīng)能力，輻射環(huán)境下的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)試驗(yàn)是對器件的抗單粒子效應(yīng)能力評價的主要技術(shù)手段。在試驗(yàn)過程中，需要不間斷地對存儲器單元內(nèi)的存儲狀態(tài)進(jìn)行檢測，并與正確的存儲狀態(tài)進(jìn)行比較，以判斷存儲狀態(tài)是否發(fā)生翻轉(zhuǎn)。由于檢測存儲器的狀態(tài)與輻射環(huán)境中的粒子入射不可能做到同步，因此，存儲器狀態(tài)檢測的結(jié)果就受到瞬時擾動的影響，從而影響到器件抗單粒子效應(yīng)能力評價。
[0005]以往的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)測試中，采取直接讀取存儲節(jié)點(diǎn)的邏輯狀態(tài)，并沒有考慮離子入射的瞬時干擾因素。由于瞬時干擾因素是隨機(jī)發(fā)生的，忽略此因素將導(dǎo)致低估器件的抗單粒子效應(yīng)能力。
[0006]如在讀取存儲器某個單元的數(shù)據(jù)時，受外界強(qiáng)干擾的作用，讀出數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤碼，從而影響到統(tǒng)計(jì)的翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)(與數(shù)據(jù)編碼發(fā)生邏輯翻轉(zhuǎn)的位數(shù)相關(guān)，實(shí)際情況是存儲單元沒有發(fā)生因高能粒子入射導(dǎo)致的單粒子翻轉(zhuǎn)，僅發(fā)生了強(qiáng)干擾下的讀取過程錯誤)。當(dāng)再次讀取該單元的數(shù)據(jù)時，本次讀出數(shù)據(jù)與前一次誤碼數(shù)據(jù)不一致，使強(qiáng)干擾導(dǎo)致的讀取過程錯誤再次被記錄，即一次干擾作用可產(chǎn)生兩次錯誤統(tǒng)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述單粒子效應(yīng)測試方法存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)檢測方法，可以有效地分離由于其它干擾源產(chǎn)生的瞬態(tài)擾動對測試結(jié)果的影響。
[0008]一種存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的檢測方法，其特殊之處在于，包括以下步驟:
[0009]步驟I】初始化存儲器:
[0010]對存儲器內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)寫入已知數(shù)據(jù)；
[0011]步驟2】準(zhǔn)備測試:
[0012]對測試過程中的全局測量參數(shù)進(jìn)行初始化；
[0013]步驟3】準(zhǔn)備回讀驗(yàn)證:
[0014]將回讀控制記數(shù)器置O ;
[0015]步驟4】回讀數(shù)據(jù):
[0016]從存儲器指定地址的節(jié)點(diǎn)中取出數(shù)據(jù)實(shí)時狀態(tài)，并存入實(shí)時數(shù)據(jù)緩沖器；
[0017]步驟5】累加回讀控制記數(shù)器:
[0018]回讀控制記數(shù)器加I計(jì)數(shù)；
[0019]步驟6】第一次回讀判斷:
[0020]判斷回讀控制記數(shù)器是否為I ;如果為1，則為第一次回讀，進(jìn)入步驟11 ;如果不為I，則進(jìn)入步驟7;
[0021]步驟7】最大回讀判斷:
[0022]判斷累加回讀控制記數(shù)器是否為最大回讀數(shù)；如果是，則為最后一次回讀，進(jìn)入步驟9 ;如果為否，則進(jìn)入步驟8 ;
[0023]步驟8】節(jié)點(diǎn)狀態(tài)判斷:
[0024]通過比較實(shí)時數(shù)據(jù)緩沖器與前次數(shù)據(jù)緩沖器的數(shù)據(jù)是否一致來判斷節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是否穩(wěn)定；如果兩緩沖器中數(shù)據(jù)相同，則為穩(wěn)定，將實(shí)時數(shù)據(jù)緩沖器中的數(shù)據(jù)送到回讀數(shù)據(jù)緩沖器中，跳轉(zhuǎn)到步驟9 ;如果數(shù)據(jù)不同，則為干擾狀態(tài)，將實(shí)時數(shù)據(jù)緩沖器中的數(shù)據(jù)存入前次數(shù)據(jù)緩沖器中，跳轉(zhuǎn)到步驟4 ;
[0025]步驟9】統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù):
[0026]比較回讀數(shù)據(jù)緩沖器與初始寫入的數(shù)據(jù)，分析統(tǒng)計(jì)總出錯位數(shù)；
[0027]步驟10】任務(wù)完成判斷:
[0028]根據(jù)當(dāng)前地址判斷測試任務(wù)是否完成；如果未完成，則準(zhǔn)備下一個測試地址，跳轉(zhuǎn)到步驟4 ;否則停止本次測試；
[0029]步驟11】準(zhǔn)備再次回讀:
[0030]將當(dāng)前數(shù)據(jù)緩沖器中的數(shù)據(jù)存入前次數(shù)據(jù)緩沖器中，跳轉(zhuǎn)到步驟4。
[0031]上述全局測量參數(shù)包括:
[0032]翻轉(zhuǎn)記數(shù)器ErrorCounter，用于記錄每個測試任務(wù)中，出現(xiàn)單粒子翻轉(zhuǎn)的總位數(shù)；
[0033]操作起始地址BeginAddr、當(dāng)前地址CurrentAddr、停止地址EndAddr，用于控制測試任務(wù)的開始與結(jié)束；
[0034]回讀測試的開始時間TimeBegin、回讀測試的結(jié)束時間TimeStop，用于記錄測試過程的持續(xù)時間；
[0035]回讀控制記數(shù)器RereadCounter，用于記錄每個測試向量下回讀的次數(shù)；
[0036]最大回讀次數(shù)Nmax，為常數(shù)，Nmax彡3 ；
[0037]數(shù)據(jù)總線上數(shù)據(jù)BusData、實(shí)時數(shù)據(jù)緩沖器CurrentData、前次數(shù)據(jù)緩沖器LastData和回讀數(shù)據(jù)緩沖器RereadBuffer，分別用于表示存儲器數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)、存儲器中采集得到的時實(shí)數(shù)據(jù)、上次采集數(shù)據(jù)和最終確定的回讀數(shù)據(jù)。
[0038]一種存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)的檢測系統(tǒng)，其特殊之處在于，包括位于測量間的上位機(jī)和測試系統(tǒng)；
[0039]所述測試系統(tǒng)包括測試控制器、回讀控制器、寫控制器和時序控制器；
[0040]所述上位機(jī)向測試控制器下發(fā)測量任務(wù)的具體信息，包括測試芯片對象、測試起始起址、操作類別、正確的匹配數(shù)據(jù)；
[0041]所述測試控制器以測量任務(wù)的具體信息為基礎(chǔ)，形成一組測試向量列表，每一個測試向量指向被測存儲器的一個測量地址，根據(jù)操作類別分別調(diào)用回讀控制器與寫控制器實(shí)現(xiàn)對測量任務(wù)的管理與控制；所述操作類別分為回讀操作和寫入操作；
[0042]所述回讀控制器與寫控制器是以測試向量為單位，結(jié)合特定的測試操作，通過時序控制器實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)器件的讀寫操作的控制單元；
[0043]所述時序控制器用于產(chǎn)生存儲器操作所需要的激勵信號，并在適當(dāng)?shù)姆绞讲杉鎯卧獢?shù)據(jù)的控制單元，是測量系統(tǒng)與被測存儲器的接口。
[0044]上述回讀操作包括以下步驟:測試控制器獲得給定測量地址下的回讀數(shù)據(jù)，并與正確的匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，統(tǒng)計(jì)錯誤數(shù)據(jù)；當(dāng)所有的測試向量執(zhí)行完成后，將最終的統(tǒng)計(jì)結(jié)果返回至上位機(jī)。
[0045]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為:
[0046]本發(fā)明采用單粒子翻轉(zhuǎn)與瞬態(tài)干擾的甄別技術(shù)，對測試過程中因其它干擾源產(chǎn)生的存在而引入的瞬態(tài)擾動現(xiàn)象進(jìn)行檢測，其特征是在回讀存儲節(jié)點(diǎn)邏輯狀態(tài)的過程中，采用兩次或兩次以上的回讀驗(yàn)證方法，通過前后兩次回讀數(shù)據(jù)的比較，判斷存儲節(jié)點(diǎn)狀態(tài)是否處于受干擾狀態(tài)，如果是，則再次回讀，直到存儲狀態(tài)穩(wěn)定或在允許的總測量誤差的條件下放棄再次回讀，接受前次回讀數(shù)據(jù)。
[0047]本發(fā)明有效地解決了現(xiàn)在單粒子效應(yīng)檢測中無法區(qū)分單粒子翻轉(zhuǎn)與瞬態(tài)干擾的問題，使測試系統(tǒng)具備了在強(qiáng)干擾環(huán)境下開展單粒子效應(yīng)測試的能力，提高了器件抗單粒子翻轉(zhuǎn)能力預(yù)估的可信度。
[0048]本發(fā)明檢測方法，可以有效地甄別單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)測量過程中由于其它干擾源產(chǎn)生的瞬態(tài)擾動，降低測量的不確定度。
【附圖說明】
[0049]圖1是存儲器單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)試驗(yàn)系統(tǒng)及其測試系統(tǒng)構(gòu)成圖；
[0050]圖2是單粒子效應(yīng)翻轉(zhuǎn)測試方法步驟圖。
【具體實(shí)施方式】
[0051]如圖2所示，本發(fā)明適用于強(qiáng)干擾條件下的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)試驗(yàn)，試驗(yàn)系統(tǒng)包括測量間的上位機(jī)和測試系統(tǒng)，輻照間的被測存儲器和粒子束流。其中，在測量間的測試系統(tǒng)硬件上，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)測量方法。相關(guān)的系統(tǒng)硬件主要由測試控制器、回讀控制器、寫控制器和時序控制器組成。
[0052]測試控制器用于實(shí)現(xiàn)對測量任務(wù)的管理與控制，上位機(jī)向測試控制器下發(fā)測量任務(wù)的具體細(xì)節(jié)，如測試芯片對象、測試起始起址、操作類別(分為回讀和寫入)、正確的匹配數(shù)據(jù)等信息。測試控制器以這些測量任務(wù)細(xì)節(jié)參數(shù)為基礎(chǔ)，形成一組測試向量列表，每一個測試向量指向被測存儲器的一個測量地址，根據(jù)操作類別分別調(diào)用回讀控制器與寫控制器完成特定的操作。如果是回讀操作，測試控制器將獲得給定測量地址下的回讀數(shù)據(jù)，并與正確的匹配數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，統(tǒng)計(jì)錯誤數(shù)據(jù)。當(dāng)所有的測試向量執(zhí)行完成后，將最終的統(tǒng)計(jì)結(jié)果返回至上位機(jī)。
[0053]回讀控制器與寫控制器是以測試向量為單位，結(jié)合特定的測試操作，通過時序控制器來實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)器件的讀寫操作的控制單元，是主要實(shí)現(xiàn)測試邏輯和測試方法的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的方法就是通過在該執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)固化特定的方法以提高在回讀控制過程中對單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)和單粒子瞬時擾動效應(yīng)的甄別。
[0054]時序控制器用于