数字电路软错误率评估与容错锁存器设计
发布时间：2021-04-19 14:38
随着半导体技术的迅猛发展,数字电路对软错误变得越发敏感。近年来,我国在通信和航天等领域迅速崛起,对数字电路的可靠性和开销提出了更高的要求。在组合电路中,单粒子瞬态（Single Event Transient,简称SET）是电路软错误率的主要因素;而对于存储单元,单粒子翻转（Single Event Upset,简称SEU）与双节点翻转（Double-Node Upset,简称DNU）是威胁数字电路可靠性的重要根源。因此,数字电路软错误率评估和抗SEU/DNU锁存器设计的研究具有重要的现实意义和应用价值。为了评估软错误对组合电路的影响并增强锁存器电路的可靠性,首先设计了一种考虑多因素影响下的软错误率评估方案,其速度和准确性得到了有效的提升。其次,设计了一种有效抵抗双节点翻转的锁存器结构。论文具体工作如下:1)提出一种考虑多因素影响下的软错误率评估方案。该方案联合采用向量传播和故障概率的方法,针对电路规模的不同,自动选择相应的算法进行软错误率评估。在仿真电路时使用不同有效宽度的SET脉冲进行传播,联合考虑逻辑屏蔽效应、电气屏蔽效应、时窗屏蔽效应和脉冲展宽效应（PIPB）;与此同时,在计算...
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容与创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新点
1.4 论文组织架构
第二章 数字电路软错误研究综述
2.1 软错误相关基本概念
2.1.1 软错误来源
2.1.2 电路屏蔽效应
2.1.3 PIPB效应
2.1.4 单节点翻转
2.1.5 双节点翻转
2.2 现有的软错误率计算方法
2.2.1 SRCCP方法
2.2.2 CASSER方法
2.2.3 MASkIt方法
2.2.4 LMOPM方法
2.3 现有的锁存器设计
2.3.1 DICE锁存器
2.3.2 DET-SEHPL锁存器
2.3.3 DNURL锁存器
2.3.4 HRUT锁存器
2.3.5 THLTCH锁存器
2.4 本章小结
第三章 数字电路软错误率评估
3.1 基于向量的软错误率评估方案
3.1.1 三种屏蔽效应的计算
3.1.2 电路失效率计算
3.1.3 软错误率计算
3.2 基于故障概率的软错误率评估方案
3.2.1 信号概率
3.2.2 故障概率模型
3.2.3 电路失效率计算
3.2.4 软错误率计算
3.3 实验与结果分析
3.3.1 软错误率综合评估
3.3.2 仿真结果分析
3.4 本章小结
第四章 抗双节点翻转的锁存器设计
4.1 提出的锁存器电路结构及其正常工作原理
4.1.1 电路结构
4.1.2 正常工作原理
4.2 容错原理
4.2.1 单节点容错原理
4.2.2 双节点容错原理
4.3 锁存器仿真与开销对比评估
4.3.1 可靠性仿真验证与对比
4.3.2 各种开销的提取与对比评估
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混合三模冗余的容忍双点翻转锁存器[J]. 黄正峰,凤志成,姚慧杰,易茂祥,欧阳一鸣,梁华国. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(05)
[2]考虑多时钟周期瞬态脉冲叠加的锁存窗屏蔽模型[J]. 闫爱斌,梁华国,黄正峰,蒋翠云,易茂祥. 电子学报. 2016(12)
[3]考虑单粒子多瞬态故障的数字电路失效概率评估[J]. 梁华国,袁德冉,闫爱斌,黄正峰. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(03)
[4]基于故障概率的组合电路软错误率分析[J]. 闫爱斌,梁华国,黄正峰,袁德冉. 电子测量与仪器学报. 2015(03)
[5]超深亚微米IC的宇宙射线辐射软失效研究[J]. 冯军宏,简维廷,张荣哲,刘云海,董伟淳. 半导体技术. 2010(06)
[6]温度对数字电路中单粒子瞬态脉冲的影响[J]. 梁斌,陈书明,刘必慰. 半导体学报. 2008(07)
[7]龙芯1号处理器的故障注入方法与软错误敏感性分析[J]. 黄海林,唐志敏,许彤. 计算机研究与发展. 2006(10)
[8]单粒子效应对卫星空间运行可靠性影响[J]. 王长河. 半导体情报. 1998(01)
博士论文
[1]纳米集成电路软错误评估方法研究[D]. 闫爱斌.合肥工业大学 2015
本文编号：3147745
【文章来源】：安徽大学安徽省 211工程院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外研究现状
1.2.2 国内研究现状
1.3 本文研究内容与创新点
1.3.1 研究内容
1.3.2 创新点
1.4 论文组织架构
第二章 数字电路软错误研究综述
2.1 软错误相关基本概念
2.1.1 软错误来源
2.1.2 电路屏蔽效应
2.1.3 PIPB效应
2.1.4 单节点翻转
2.1.5 双节点翻转
2.2 现有的软错误率计算方法
2.2.1 SRCCP方法
2.2.2 CASSER方法
2.2.3 MASkIt方法
2.2.4 LMOPM方法
2.3 现有的锁存器设计
2.3.1 DICE锁存器
2.3.2 DET-SEHPL锁存器
2.3.3 DNURL锁存器
2.3.4 HRUT锁存器
2.3.5 THLTCH锁存器
2.4 本章小结
第三章 数字电路软错误率评估
3.1 基于向量的软错误率评估方案
3.1.1 三种屏蔽效应的计算
3.1.2 电路失效率计算
3.1.3 软错误率计算
3.2 基于故障概率的软错误率评估方案
3.2.1 信号概率
3.2.2 故障概率模型
3.2.3 电路失效率计算
3.2.4 软错误率计算
3.3 实验与结果分析
3.3.1 软错误率综合评估
3.3.2 仿真结果分析
3.4 本章小结
第四章 抗双节点翻转的锁存器设计
4.1 提出的锁存器电路结构及其正常工作原理
4.1.1 电路结构
4.1.2 正常工作原理
4.2 容错原理
4.2.1 单节点容错原理
4.2.2 双节点容错原理
4.3 锁存器仿真与开销对比评估
4.3.1 可靠性仿真验证与对比
4.3.2 各种开销的提取与对比评估
4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于混合三模冗余的容忍双点翻转锁存器[J]. 黄正峰,凤志成,姚慧杰,易茂祥,欧阳一鸣,梁华国. 计算机辅助设计与图形学学报. 2018(05)
[2]考虑多时钟周期瞬态脉冲叠加的锁存窗屏蔽模型[J]. 闫爱斌,梁华国,黄正峰,蒋翠云,易茂祥. 电子学报. 2016(12)
[3]考虑单粒子多瞬态故障的数字电路失效概率评估[J]. 梁华国,袁德冉,闫爱斌,黄正峰. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(03)
[4]基于故障概率的组合电路软错误率分析[J]. 闫爱斌,梁华国,黄正峰,袁德冉. 电子测量与仪器学报. 2015(03)
[5]超深亚微米IC的宇宙射线辐射软失效研究[J]. 冯军宏,简维廷,张荣哲,刘云海,董伟淳. 半导体技术. 2010(06)
[6]温度对数字电路中单粒子瞬态脉冲的影响[J]. 梁斌,陈书明,刘必慰. 半导体学报. 2008(07)
[7]龙芯1号处理器的故障注入方法与软错误敏感性分析[J]. 黄海林,唐志敏,许彤. 计算机研究与发展. 2006(10)
[8]单粒子效应对卫星空间运行可靠性影响[J]. 王长河. 半导体情报. 1998(01)
博士论文
[1]纳米集成电路软错误评估方法研究[D]. 闫爱斌.合肥工业大学 2015
本文编号：3147745
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