CN103033524B - 一种单粒子辐射效应检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单粒子辐射效应检测方法，应用于包括多个相同测试样品的单粒子辐射效应检测系统，该方法包括：从该多个相同的待测的测试样品中，将一个所述测试样品确定为主测试样品，将该多个相同的测试样品中除所述主测试样品外所有测试样品均确定为辅助测试样品；控制该主测试样品接受辐射的辐射过程；同时向该主测试样品和辅助测试样品发送测试激励；同时获取该主测试样品和该辅助测试样品对应端口的测试响应数据；依据该辅助测试样品对应端口的测试响应数据，确定出参考响应数据，并与该主测试样品产生的所述对应端口的所述测试响应数据进行比较，得到该测试样品出现的单粒子辐射效应，大大提高了检测方法的通用性。

Description

一种单粒子辐射效应检测方法

技术领域

本发明涉及单粒子辐射特性的检测领域，更具体的说是涉及一种单粒子辐射效应检测方法。

背景技术

目前，人们通常通过单粒子辐射实验，来检测测试样品在接受某辐射源的辐射时，出现的单粒子辐射效应，从而确定所述测试样品的单粒子辐射特性。其中，所述测试样品的单粒子辐射效应通常分为硬错误和软错误两种故障类型。硬错误是指测试样品的电子器件本身永久性的损坏，且在检测过程中，需要具有极高能量的辐射源对其进行辐射才行；而软错误是指测试样品的逻辑状态的翻转、存储数据的随机改变等，其对所述测试样品的电子器件本身并没有损坏，且在对其检测的过程中，仅需要能量阈值较低的辐射源对其进行辐射即可。因此，在对测试样品的单粒子辐射效应的检测中，对所述测试样品的软错误故障类型的单粒子辐射效应的检测尤为重要，例如单粒子翻转效应、单粒子瞬态效应、单粒子多位翻转效应等。

现有的单粒子辐射效应检测方法，是在已知测试样品的单粒子辐射效应对应的故障模型，即已知测试样品在某辐射源的辐射中将会出现的单粒子辐射效应，已存储或能预期所述单粒子辐射效应对应的参考响应数据。当单粒子辐射效应检测装置向处于所述辐射源辐射中的所述测试样品发送测试激励时，所述测试样品会产生对应的测试响应数据，通过将所述测试响应数据与所述参考响应数据进行比较，确定所述测试样品在所述辐射源的辐射中出现的单粒子辐射效应。

但是，现有的这种单粒子辐射效应检测方法，在实际检测之前，必须已知所述测试样品在所述辐射源辐射下会出现的单粒子辐射效应及其对应的参考响应数据，才能依据所述参考响应数据，确定所述测试样品在实际检测中出现的单粒子辐射效应，换言之，现有的单粒子辐射效应检测方法无法检测出测试样品在某辐射源辐射下可能产生的未知类型的单粒子辐射效应，大大降低了单粒子辐射效应检测方法的通用性。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种单粒子辐射效应检测方法，实现了对测试样品在辐射源辐射时，出现的单粒子辐射效应的检测，也适用于对所述测试样品的未知类型的单粒子辐射效应的探索研究，大大提高了单粒子辐射效应检测方法的适用范围。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种单粒子辐射效应检测方法，应用于包括多个相同测试样品的单粒子辐射效应检测系统，所述方法包括：

从所述多个相同的待测的测试样品中，将一测试样品确定为主测试样品，将除所述主测试样品外所有测试样品均确定为辅助测试样品；

同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励；

控制所述主测试样品接受辐射的辐射过程；

同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据；

依据所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，确定出参考响应数据；

比较所述主测试样品产生的所述测试响应数据，以及所述参考响应数据，得到所述测试样品出现的单粒子辐射效应。

优选的，在所述从所述多个相同的测试样品中，将一测试样品确定为主测试样品，将除所述主测试样品外所有测试样品均确定为辅助测试样品之前，还包括：

检测所述多个相同的测试样品的待测功能，确定待测的测试样品；

根据所述测试样品的待测功能，选择用于确定参考响应数据的运算规则，并确定所述运算规则所要求的所述待测的测试样品的第一数量；

确定所述待测的测试样品的数量不小于所述第一数量。

优选的，所述依据所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，确定出参考响应数据为：

依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据。

优选的，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

从所有所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，任意选择一个所述测试响应数据作为所述参考响应数据。

优选的，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

对所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据进行多数表决运算，得到运算结果；

依据所述运算结果，确定出参考响应数据。

优选的，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

对所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据进行逻辑与运算，得到运算结果；

依据所述运算结果，确定出参考响应数据。

优选的，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

对所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据进行逻辑或运算，得到运算结果；

依据所述运算结果，确定出参考响应数据。

优选的，在所述比较所述主测试样品产生的所述测试响应数据，以及所述参考响应数据，得到所述测试样品出现的单粒子辐射效应之后，还包括：

返回执行步骤：检测所述多个相同的测试样品的待测功能，确定待测的测试样品。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种单粒子辐射效应检测方法，所述方法应用于包括多个相同测试样品的单粒子辐射效应检测系统，该方法包括：从所述多个相同的待测的测试样品中，确定一个功能正确的测试样品作为主测试样品，其他的测试样品均作为辅助测试样品；并同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励，控制所述主测试样品接受辐射的辐射过程，从所述辅助测试样品产生的测试响应数据中确定出参考响应数据，比较所述参考响应数据及所述主测试样品产生的所述测试响应数据，得到所述测试样品的单粒子辐射效应。本发明可以对多种类型的测试样品进行检测，且在检测之前无需构建接受所述辐射的所述测试样品的故障模型，即无需预知所述测试样品出现的单粒子辐射效应及其对应的参考响应数据，可以实现对未知类型的单粒子辐射效应的检测，大大增强了检测方法的通用性。

进一步的，由于本发明可以循环对不同的所述测试样品进行检测，即在完成对所述主测试样品的检测后，可以重新确定一个功能正确的待测的测试样品作为主测试样品，并继续执行后续操作，重新得到确定的所述主测试样品的单粒子辐射效应检测结果实验，对两次检测结果进行比较，确定所述测试样品出现的单粒子辐射效应，从而提高了所述检测方法的效率和所述测试样品检测结果的可信度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种单粒子辐射效应检测方法实施例的流程图；

图2为一种单粒子辐射效应检测系统实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种单粒子辐射效应测试方法，应用于包括多个相同测试样品的单粒子辐射实验系统，该方法可以包括：从所述多个相同的待测的测试样品中，确定一个功能正确的测试样品作为主测试样品，其他的测试样品均作为辅助测试样品；控制所述主测试样品接受辐射的辐射过程；并同时向处于辐射环境的所述主测试样品和未处于辐射环境的所述辅助测试样品发送测试激励，在所述主测试样品和所述辅助测试样品产生对应的测试响应数据时，同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的所述测试响应数据，通过对所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据的分析，确定出参考响应数据，经过比较所述参考响应数据及所述主测试样品产生的所述测试响应数据，得到所述测试样品的单粒子辐射效应。本发明可以对多种类型的测试样品进行检测，且在检测之前无需预知接受所述辐射的所述测试样品出现的单粒子辐射效应的故障模型，可以实现对未知类型的单粒子辐射效应的检测，大大增强了检测方法的通用性。为了进一步地提高多个相同的所述测试样品检测结果的置信度，所述方法可以完成对每一所述测试样品的检测。

参照图1，示出了本发明一种单粒子辐射效应检测方法实施例的流程图，所述方法可以应用于包括多个相同测试样品的单粒子辐射效应检测系统，所述方法的具体步骤可以包括：

步骤101：检测所述多个相同的测试样品的待测功能，确定待测的测试样品。

在实际应用中，单粒子辐射效应检测开始之前，通常会根据本发明实施例的检测目的，检测所述测试样品的对应的功能即待测功能能否实现，也即，在所述测试样品的待测功能的可以实现的前提下，才会对所述测试样品进行单粒子辐射效应检测。本实施例中，可以通过功能测试矢量来检测所有测试样品的功能。

步骤102：根据所述测试样品的待测功能，选择用于确定参考响应数据的运算规则，并确定所述运算规则所要求的所述待测的测试样品的第一数量。

在实际应用中，所述运算规则是可以根据所要检测的所述测试样品的功能确定，通常所述运算规则可以包括多选一、多数表决运算、逻辑与运算或逻辑或运算等。具体的可以由多路选择器、多数表决器、逻辑与门、逻辑或门对应实现所述运算规则。

步骤103：判断所述待测的测试样品的数量是否小于所述第一数量，如果否，直接进入步骤104；如果是，结束流程。

在实际应用中，不同的运算规则对所述待测的测试样品的数量的要求是不同的，例如，当所述运算规则为多数表决器执行的多数表决运算时，由于所述多数表决器自身的要求，决定了所有待测的所述测试样品的个数不小于4。

步骤104：从所述多个相同的待测的测试样品中，将一个所述测试样品确定为主测试样品，将除所述主测试样品外所有的所述测试样品均确定为辅助测试样品。

在实际应用中，经过辐射后的所述测试样品可能会被损坏，因此为了提高对所述测试样品的单粒子辐射效应检测的结果的可靠性，本发明实施例可以进行步骤101~步骤103的预操作，之后从所述多个相同的待测的测试样品中，确定任一个功能正确的所述测试样品作为主测试样品，将其他的所述测试样品均作为辅助测试样品。

其中，所述测试样品可以是CPU（Central Processing Unit，中央处理器）芯片、SRAM（Static Random Access Memory，静态存储器）芯片、DRAM（Dynamic Random Access Memory，随机存取存储器）、DSP（Digital SignalProcessing，数字信号处理）芯片、ASIC（Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路）等。

步骤105：同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励。

在实际应用中，通常采用激励-响应技术，来检测测试样品单粒子辐射效应及对应的单粒子辐射特性，即向所述测试样品发送测试激励，获取所述测试样品产生的对应测试响应数据，从而可以通过对所述测试响应数据的分析或与预期的测试响应数据比较，得到所述测试样品的单粒子辐射效应类型以及对应的单粒子辐射特性。因此，在本发明实施例，可以采用所述激励-响应技术来检测所述测试样品出现的单粒子辐射效应，以及对应的单粒子辐射特性。其中，为了保证所述主测试样品和所述辅助测试样品的可比性，可以同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励。

需要说明的是，本发明实施例中，单粒子辐射效应测试装置可以连续向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送多组测试激励，且每次同时发送的一组测试激励均是相同的测试激励。其中，所述测试激励可以根据所述测试样品的实际功能或工作模式来确定。

步骤106：控制所述主测试样品接受辐射的辐射过程。

在实际应用中，测试样品接受辐射后，通常会产生不同类型的单粒子辐射效应，因此，为了检测所述测试样品在辐射源的辐射中出现的已知类型或未知类型的单粒子辐射效应，本发明实施例可以控制一个所述测试样品处于辐射环境中，完成对应辐射阶段的单粒子辐射效应的检测操作。其中，所述辐射源通常是由辐射源提供单位提供的，其可以是脉冲激光源、重离子加速器、质子加速器或中子加速器分别对应发送的脉冲激光、重离子、质子或中子束流等。

需要说明的是，在对所述主测试样品进行辐射的同时，为了保证所述辅助测试样品不被辐射，所述辅助测试样品所产生的测试响应数据能够参考响应数据，本发明实施例中，可以通过对应的屏蔽方式，来屏蔽所述辅助测试样品，确保所述辅助测试样品不被辐射。但是，由于不同辐射源的能量、方向性以及穿透性等方面的不同，要实现对所述辅助测试样品完全屏蔽，所需材料的种类和厚度也不同。

举例说明，对于方向性较好的辐射源，只要保证所述辅助测试样品在物理空间上的隔离，就可以保证所述辅助测试样品不受所述辐射源的辐射；而对于散射严重或穿透能力很强的辐射源，则需要根据具体完成单粒子辐射效应检测的实验条件，在检测开始前对所预定的屏蔽方案进行评估，在实际应用中，可以利用仿真工具SRIM（the Stopping and Range of Ions in Matter）对辐射源穿透材料方面进行的模拟，以供检测实验参考。

步骤107：同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据。

其中，当所述主测试样品和所述辅助测试样品同时接收到一组所述测试激励后，会产生对应的测试响应数据，此时，为了保证得到的所述主测试样品和所述辅助测试样品产生的测试响应数据的可比性，单粒子辐射效应测试装置可以同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据。其中，所述对应端口可以是所述主测试样品和所述辅助测试样品任意对应的同一端口。

为了保证所述装置能够及时获取测试响应数据，其可以实时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，需要说明的是，所述装置对每一所述测试样品进行的所述实时获取操作均是同时进行的。当然，所述装置可以经过预设的时间间隔，再同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，所述时间间隔可以是一个时钟周期。

步骤108：依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，确定出参考响应数据。

为了避免在所有的所述测试响应数据不完全一致时，无法确定出一个测试响应数据作为所述主测试样品的测试响应数据的参考的问题，在本发明实施例中，通过预先选定的预算规则，确定所述参考响应数据。其中，所述运算规则可以包括：多选一、多数表决运算、逻辑与运算或逻辑或运算等，需要说明的是，当所述运算规则选用多数表决运算时，所述辅助测试样品的数量要不小于3。

步骤109：比较所述主测试样品产生的所述测试响应数据，以及所述参考响应数据，得到所述测试样品出现的单粒子辐射效应。

在实际应用中，所述单粒子辐射效应可以包括单粒子翻转效应、单粒子瞬态效应、单粒子多位翻转效应、剂量率效应等软错误故障类型的单粒子辐射效应。当然，所述单粒子辐射效应可以是未知类型的单粒子辐射效应。

需要说明的是，本发明实施例可以是针对所述测试样品的软错误失效模式的检测，而不针对会造成测试样品自身器件损坏的硬错误失效模式的检测，但本发明实施例同样适用于对所述测试样品的硬错误失效模式的检测。

其中，不同类型的单粒子辐射效应，在所述测试样品中表现的单粒子辐射特性是不同的，本实施例可以统计检测结果，得到所述测试样品出现的单粒子辐射特性。举例说明，当所述测试样品的检测结果表现为逻辑状态的翻转即所述测试响应数据和所述参考响应数据不一致，通过记录所述单粒子翻转发生的次数与对应的端口，经过一定时间内的连续辐射，便可根据统计出总的单粒子翻转次数，结合粒子通量得到翻转截面，从而确定所述测试样品的对应的单粒子辐射特性。

因此，在执行完步骤109之后，可以依据所述测试响应数据和所述参考响应数据的比较结果，确定所述测试样品的对应的单粒子辐射特性。

步骤110：判断是否对一所述辅助测试样品进行单粒子辐射效应检测，如果是，返回步骤101；如果否结束流程。

为了提高所述测试样品的单粒子辐射效应检测的结果的置信度，在完成步骤109后，通常还会进行进一步的判断，得到另一测试样品的单粒子辐射效应。当然，在所述主测试样品功能正常的前提下，还可以对所述主测试样品再次进行单粒子辐射效应检测。

本发明实施例中，为了避免有功能故障的测试样品参与检测，从而影响检测结果，在开始对多个相同的测试样品进行单粒子辐射效应检测时，首先要检测所述多个相同的测试样品的待测功能，将所述待测功能正常的测试样品作为待测的测试样品，依据所述测试功能，选择用于确定参考响应数据的运算规则，并在确定所述运算规则要求的测试样品的数量得到满足后，从所述多个相同的待测的测试样品中，通过确定一个测试样品作为主测试样品，并将其他测试样品均作为辅助测试样品，保证了单粒子辐射效应检测的正常进行，通过控制所述主测试样品接受辐射的辐射过程，然后同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励，并同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，从所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，依据所述运算规则，即可确定出参考响应数据，无需预先存储或预知所述参考响应数据，大大提高了单粒子辐射效应检测方法的通用性和效率，最后通过比较所述对应端口的所述参考响应数据，以及所述主测试样品产生的所述测试响应数据，得到所述测试样品的单粒子辐射效应。本发明实施例可以适用于多种类型的测试样品进行检测，且在检测之前无需预知接受所述辐射的所述测试样品出现的单粒子辐射效应，可以实现对未知类型的单粒子辐射效应检测，大大增强了单粒子辐射效应检测方法的通用性。

参照图2，示出了一种单粒子辐射效应检测系统实施例的结构示意图，所述系统可以包括单粒子辐射效应检测装置201，以及多个相同的测试样品202。

其中，所述单粒子辐射效应检测装置可以是现有的具有并行测试能力的检测装置。具体的，可以由所述装置从所述多个相同的测试样品中，将功能正确的一测试样品确定为主测试样品，将其他的测试样品确定为辅助测试样品，之后通过所述装置同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励，并同时获取处于辐射环境中的所述主测试样品，以及未处于辐射环境中的所述辅助测试样品对应端口产生的测试响应数据，之后，所述装置即可依据已选定的运算规则，从所述辅助测试样品产生的测试响应数据中，确定出参考响应数据，并通过将所述参考响应数据与所述主测试样品产生的测试响应数据比较，得出所述测试样品的单粒子辐射效应。

其中，在所述装置确定所述主测试样品和辅助测试样品之前，还可以检测所有相同的测试样品的功能，从而确定能够实现所要检测的功能的测试样品即待测的测试样品，并依据所述功能选择用于确定参考响应数据的运算规则，最后判断出所述待测的测试样品的数量不小于所述运算规则所要求的测试样品的数量，之后所述装置才会进行后续操作。

本发明实施例中，所述装置同时对多个相同的测试样品进行检测，无需预知处于辐射环境中的所述测试样品产生的已知类型的单粒子辐射效应及其对应的参考响应数据，即便是未知类型的单粒子辐射效应仍适用于本发明实施例，大大提高了单粒子辐射效应检测方法的通用性。

其中，所述装置可以通过线路接口连接所述测试样品的对应端口，完成对所述测试样品的对应端口的测试响应数据的获取，因此，本发明实施例中的单粒子辐射效应检测系统并不仅限于包括图2所示的装置和测试样品，其还可以包括必要的线路和连接部件等。可以理解的是，这些设备均应属于本发明的保护范围，此处不再一一赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种单粒子辐射效应检测方法，其特征在于，应用于包括多个相同测试样品的单粒子辐射效应检测系统，所述方法包括：

从所述多个相同的待测的测试样品中，将一测试样品确定为主测试样品，将除所述主测试样品外所有测试样品均确定为辅助测试样品；

同时向所述主测试样品和所述辅助测试样品发送测试激励；

控制所述主测试样品接受辐射的辐射过程；

同时获取所述主测试样品和所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据；

依据所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，确定出参考响应数据；

比较所述主测试样品产生的所述测试响应数据，以及所述参考响应数据，得到所述测试样品出现的单粒子辐射效应。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述从所述多个相同的待测的测试样品中，将一测试样品确定为主测试样品，将除所述主测试样品外所有测试样品均确定为辅助测试样品之前，还包括：

检测所述多个相同的测试样品的待测功能，确定待测的测试样品；

根据所述测试样品的待测功能，选择用于确定参考响应数据的运算规则，并确定所述运算规则所要求的所述待测的测试样品的第一数量；

确定所述待测的测试样品的数量不小于所述第一数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述依据所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据，确定出参考响应数据为：

依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

从所有所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，任意选择一个所述测试响应数据作为所述参考响应数据。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

对所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据进行多数表决运算，得到运算结果；

依据所述运算结果，确定出参考响应数据。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

对所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据进行逻辑与运算，得到运算结果；

依据所述运算结果，确定出参考响应数据。

7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述依据所述运算规则，从所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据中，确定出参考响应数据，包括：

对所有的所述辅助测试样品对应端口的测试响应数据进行逻辑或运算，得到运算结果；

依据所述运算结果，确定出参考响应数据。

8.根据权利要求2-7任一项所述的方法，其特征在于，在所述比较所述主测试样品产生的所述测试响应数据，以及所述参考响应数据，得到所述测试样品出现的单粒子辐射效应之后，还包括：

返回执行步骤：检测所述多个相同的测试样品的待测功能，确定待测的测试样品。