反熔丝FPGA器件抗辐照性能测试及方法研究
发布时间：2022-01-11 17:15
随着我国对空天和国防领域的日益重视,低功耗、高可靠性、高保密性的反熔丝型FPGA器件已广泛的使用在航空航天和武器装备系统中。但因为宇宙射线和电磁干扰的影响,可能导致使用在航空航天和武器领域的FPGA器件因为高能粒子的辐射而产生功能失效。为了保证反熔丝型FPGA器件具有高可靠性和一定的使用寿命,人们需要对芯片进行辐照试验来验证器件的抗辐照性能。但由于受国内辐照试验设备等条件的限制,目前对反熔丝FPGA辐照试验方法的研究还处在初级阶段,缺少足够的试验经验,没有可依据的试验标准。绝大部分的试验都是按照用户单位的要求来进行的,试验用的辐照测试系统大多试验效率不高,测试参数不够全面,数据精度较低,甚至在进行一次辐照试验之后没有能力进行第二次试验,缺少良好的可借鉴性。因此探索高精度、高效率、低成本的反熔丝FPGA抗辐照测试方法具有十分重要的意义。论文首先分析了空间环境辐照效应的产生机理。对单粒子效应、总剂量电离辐照效应、瞬时剂量率辐照效应的产生原因及可能造成的影响进行了比较深入的研究,并在此基础上以反熔丝FPGA为主分析了不同类型的FPGA电路在受到电离辐照时所产生的功能和性能指标上的差异,为探寻...
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 主要研究内容及论文结构
第二章FPGA空间辐照效应与损伤机理研究
2.1 空间辐照环境与辐照效应
2.1.1 电离辐照效应
2.1.2 单粒子效应
2.1.3 总剂量辐照效应
2.1.4 瞬时剂量率效应
2.2 反熔丝FPGA的辐照效应与机理分析
2.3 SRAM型FPGA的辐照效应与机理分析
2.4 Flash型FPGA的辐照效应
2.5 本章小结
第三章 反熔丝FPGA抗辐照性能测试系统总体设计方案
3.1 测试系统的设计要求
3.2 测试系统架构设计方案
3.2.1 辐照测试板
3.2.2 驱动转接板
3.2.3 监控系统板
3.2.4 控制与数据分析模块
3.2.5 电源与参数测试组件
3.3 测试全流程设计方案
3.4 本章小结
第四章 反熔丝FPGA抗辐照性能测试系统的设计与实现
4.1 系统硬件设计与实现
4.1.1 辐照测试板设计
4.1.2 驱动转接板设计
4.1.3 监控测试板设计
4.2 系统软件的设计与实现
4.2.1 下位机控制软件设计
4.2.2 上位机控制软件设计
4.2.3 配置软件设计
4.2.4 测试模块设计
4.3 本章小结
第五章 测试试验与结果分析
5.1 稳态总剂量辐照试验
5.1.1 试验参数与方法
5.1.2 试验结果与分析
5.2 瞬时剂量率辐照试验与结果分析
5.2.1 试验参数与方法
5.2.2 试验结果与分析
5.3 本文结果与文献系统的对比分析
5.4 本章小结
第六章总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于空间信息处理平台的抗单粒子翻转技术研究[J]. 王苏灵,谢永春,江卫. 通信技术. 2018(05)
[2]航天器用抗辐照FPGA器件需求型谱设计方法研究[J]. 陈佳怡,韩庆龙,祝名. 电子产品可靠性与环境试验. 2018(01)
[3]反熔丝FPGA配置电路的研究[J]. 张伟,杜涛,张国俊. 微电子学与计算机. 2015(04)
[4]FPGA逻辑资源重配置测试技术研究[J]. 张惠国,徐彦峰,曹正州,于大鑫,于宗光. 固体电子学研究与进展. 2011(03)
[5]反熔丝的研究与应用[J]. 王刚,李平,李威,张国俊,谢小东,姜晶. 材料导报. 2011(11)
[6]基于BIST的FPGA测试方法研究[J]. 高成,杨超,鹿靖,陈政平. 计算机与数字工程. 2010(09)
[7]辐射效应对半导体器件的影响及加固技术[J]. 赵力,杨晓花. 电子与封装. 2010(08)
[8]ONO反熔丝结构的电离辐照性能研究[J]. 杜川华,詹峻岭,赵洪超,朱小锋. 核电子学与探测技术. 2010(03)
[9]反熔丝FPGA器件γ剂量率辐射效应规律探讨[J]. 赵洪超,朱小锋,杜川华. 信息与电子工程. 2010(01)
[10]反熔丝FPGA延时电路γ瞬时辐射效应[J]. 杜川华,詹峻岭,徐曦. 强激光与粒子束. 2006(02)
博士论文
[1]Flash型FPGA单粒子效应研究及新型测试验证系统的研制[D]. 杨振雷.中国科学院研究生院(近代物理研究所) 2016
[2]基于SRAM技术的现场可编程门阵列器件设计技术研究[D]. 高海霞.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]SRAM的单粒子瞬态效应仿真分析[D]. 李建波.西安电子科技大学 2018
[2]反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现[D]. 吴方明.电子科技大学 2017
本文编号：3583153
【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
1.1 课题研究背景
1.2 国内外研究现状
1.3 主要研究内容及论文结构
第二章FPGA空间辐照效应与损伤机理研究
2.1 空间辐照环境与辐照效应
2.1.1 电离辐照效应
2.1.2 单粒子效应
2.1.3 总剂量辐照效应
2.1.4 瞬时剂量率效应
2.2 反熔丝FPGA的辐照效应与机理分析
2.3 SRAM型FPGA的辐照效应与机理分析
2.4 Flash型FPGA的辐照效应
2.5 本章小结
第三章 反熔丝FPGA抗辐照性能测试系统总体设计方案
3.1 测试系统的设计要求
3.2 测试系统架构设计方案
3.2.1 辐照测试板
3.2.2 驱动转接板
3.2.3 监控系统板
3.2.4 控制与数据分析模块
3.2.5 电源与参数测试组件
3.3 测试全流程设计方案
3.4 本章小结
第四章 反熔丝FPGA抗辐照性能测试系统的设计与实现
4.1 系统硬件设计与实现
4.1.1 辐照测试板设计
4.1.2 驱动转接板设计
4.1.3 监控测试板设计
4.2 系统软件的设计与实现
4.2.1 下位机控制软件设计
4.2.2 上位机控制软件设计
4.2.3 配置软件设计
4.2.4 测试模块设计
4.3 本章小结
第五章 测试试验与结果分析
5.1 稳态总剂量辐照试验
5.1.1 试验参数与方法
5.1.2 试验结果与分析
5.2 瞬时剂量率辐照试验与结果分析
5.2.1 试验参数与方法
5.2.2 试验结果与分析
5.3 本文结果与文献系统的对比分析
5.4 本章小结
第六章总结与展望
6.1 总结
6.2 展望
参考文献
致谢
作者简介
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种适用于空间信息处理平台的抗单粒子翻转技术研究[J]. 王苏灵,谢永春,江卫. 通信技术. 2018(05)
[2]航天器用抗辐照FPGA器件需求型谱设计方法研究[J]. 陈佳怡,韩庆龙,祝名. 电子产品可靠性与环境试验. 2018(01)
[3]反熔丝FPGA配置电路的研究[J]. 张伟,杜涛,张国俊. 微电子学与计算机. 2015(04)
[4]FPGA逻辑资源重配置测试技术研究[J]. 张惠国,徐彦峰,曹正州,于大鑫,于宗光. 固体电子学研究与进展. 2011(03)
[5]反熔丝的研究与应用[J]. 王刚,李平,李威,张国俊,谢小东,姜晶. 材料导报. 2011(11)
[6]基于BIST的FPGA测试方法研究[J]. 高成,杨超,鹿靖,陈政平. 计算机与数字工程. 2010(09)
[7]辐射效应对半导体器件的影响及加固技术[J]. 赵力,杨晓花. 电子与封装. 2010(08)
[8]ONO反熔丝结构的电离辐照性能研究[J]. 杜川华,詹峻岭,赵洪超,朱小锋. 核电子学与探测技术. 2010(03)
[9]反熔丝FPGA器件γ剂量率辐射效应规律探讨[J]. 赵洪超,朱小锋,杜川华. 信息与电子工程. 2010(01)
[10]反熔丝FPGA延时电路γ瞬时辐射效应[J]. 杜川华,詹峻岭,徐曦. 强激光与粒子束. 2006(02)
博士论文
[1]Flash型FPGA单粒子效应研究及新型测试验证系统的研制[D]. 杨振雷.中国科学院研究生院(近代物理研究所) 2016
[2]基于SRAM技术的现场可编程门阵列器件设计技术研究[D]. 高海霞.西安电子科技大学 2005
硕士论文
[1]SRAM的单粒子瞬态效应仿真分析[D]. 李建波.西安电子科技大学 2018
[2]反熔丝FPGA芯片的布线资源规划与设计实现[D]. 吴方明.电子科技大学 2017
本文编号：3583153
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