CN107085178A - 一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法 - Google Patents
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Abstract
一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，首先对器件功能模块进行划分，然后直接利用脉冲激光试验获取结构规则功能模块的本征错误截面，编制测试程序，获取每种测试程序下器件的应用错误截面以及各个功能模块的占空因子，根据各种测试程序下器件的应用错误截面公式进行方程组联立求解，得到各个结构不规则功能模块的本征错误截面。本发明方法能够获取集成电路中所有功能模块的本征错误截面，以直观反应每个功能模块的单粒子敏感性。
Description
技术领域
本发明涉及一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，属于空间辐射效应评估领域。
背景技术
如今，随着工艺尺寸的降低，半导体器件单粒子效应越来越显著，严重影响着空间任务的安全。因此，在半导体器件实际应用于空间任务之前，必须对其进行单粒子效应敏感性的评估。
复杂集成电路由不同的功能模块组成，其单粒子敏感性不仅与各物理单元的敏感性相关，也与测试程序相关。测试不同的功能模块或者使用不同的测试程序测得的单粒子敏感性差别很大。不同的功能模块，其单粒子敏感性有很大的差异性。在对器件进行加固设计时，需要了解不同功能模块的单粒子敏感性能，针对敏感性差的模块进行特殊的加固设计。因此，掌握复杂器件中不同功能模块本身的单粒子敏感性很有必要。一个功能模块的本征错误截面能够直观的反应其本身的单粒子敏感性，因此，需要对器件不同功能模块的本征单粒子敏感性有一个比较准确的认识。
一些常见的功能模块如存储模块、寄存器模块的本征错误截面一般通过重离子试验获取，而有一些功能模块结构特殊，在电路中的分布没有规律，在程序执行过程中对这些模块的调用频率可能很低，不能直接通过重离子试验获取其本征错误截面。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，能够获取集成电路中所有功能模块的本征错误截面，以直观反应每个功能模块的单粒子敏感性。
本发明的技术解决方案是：一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，包括如下步骤：
(1)将器件功能模块分为结构规则功能模块和结构不规则功能模块两类；
(2)直接利用脉冲激光试验获取结构规则功能模块的本征错误截面；
(3)编制n种测试程序，通过重离子试验，获取器件执行上述各种测试程序时的应用错误截面，其中n＝结构不规则功能模块的个数；
(4)分析每种测试程序下，器件各个功能模块的占空因子；
(5)根据不同测试程序下器件的应用错误截面公式计算结构不规则功能模块的本征错误截面。
所述步骤(5)的实现方法为：
(2.1)第j种测试程序下，器件的应用错误截面公式为σAj＝∑σijfij，其中fij是第i个功能模块的占空因子，σij是第i个功能模块的本征错误截面，j∈[1,n]；
(2.2)将n种测试程序对应的器件应用错误截面公式进行方程组联立求解，得到结构不规则功能模块的本征错误截面。
所述步骤(4)的实现方法为：
(3.3)执行n种测试程序，得到每种测试程序的执行时间；
(3.4)从器件的使用手册中找到不同指令所占用的使用周期；
(3.3)通过分析每种测试程序执行指令时调用的功能模块，并结合(3.2)中不同指令的使用周期得到第i个功能模块在第j种测试程序中的累计占空周期Tij；
(3.4)第i个功能模块在第j种测试程序中的占空因子＝累计占空周期Tij/第j种测试程序执行时间。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明克服现有重离子试验机时严重缺乏的不足，提供了一种获取不同测试程序下的各个功能模块本征错误截面的方法，对可测试的功能模块直接进行局域辐照得到其本征错误截面，对于不可直接测试的功能模块，通过解方程组的方式对其本征错误截面进行获取。本发明方法解决了器件不规则功能模块的本征错误截面的测试的难题，只需对电路进行单粒子试验并结合方程组既可得到。
附图说明
图1为本发明方法流程图。
具体实施方式
复杂集成电路由不同的功能模块组成，其单粒子敏感性不仅与各物理单元的敏感性相关，也与测试程序相关。测试不同的功能模块或者使用不同的测试程序测得的单粒子敏感性差别很大。
对于一些版图上很容易区分的功能单元可以对其直接进行单粒子试验获取其本征错误截面，对于一些不能直接获取其本征错误截面的单元，采用解方程组的方式间接获取其本征错误截面。
基于此，本发明提出一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，如图1所示，具体步骤如下：
(1)将器件功能模块分为结构规则功能模块和结构不规则功能模块两类，其中规则功能模块是指：
a)功能可划分：划分的模块拥有相对独立、完善的功能，能够进行独立的测试；
b)物理版图级可划分：模块在物理版图的实现上有明显的界限或可区分；
c)辐射效应类型可划分：同一模块内的单粒子效应类型单一。
(2)直接利用脉冲激光试验获取结构规则功能模块的本征错误截面，即该结构规则功能模块利用率接近100％时测得的单粒子错误截面。
(3)编制n种测试程序，通过重离子试验，获取器件执行上述各种测试程序时的应用错误截面，其中n＝结构不规则功能模块的个数。
(4)分析每种测试程序下，器件各个功能模块的占空因子。
具体步骤如下：
1)执行n种测试程序，得到每种测试程序的执行时间；
2)从器件的使用手册中找到不同指令所占用的使用周期；
3)通过分析每种测试程序执行指令时调用的功能模块，并结合2)中不同指令的使用周期得到第i个功能模块在第j种测试程序中的累计占空周期Tij；
4)第i个功能模块在第j种测试程序中的占空因子＝累计占空周期Tij/第j种测试程序执行时间。
(5)根据不同测试程序下器件的应用错误截面公式计算结构不规则功能模块的本征错误截面，计算方法如下：
(5.1)第j种测试程序下，器件的应用错误截面公式为σAj＝∑σijfij，其中fij是第i个功能模块的占空因子，σij是第i个功能模块的本征错误截面，j∈[1,n]；
(5.2)将n种测试程序对应的器件应用错误截面公式进行方程组联立求解，得到各个结构不规则功能模块的本征错误截面。
本发明对于结构规则的功能模块，也可以不通过脉冲激光试验获取本征错误截面。而是针对器件的m个功能模块，直接编制m种测试程序，根据m种测试程序对应的器件应用错误截面公式进行方程组联立求解，得到所有功能模块的本征错误截面。
得到了器件不同功能模块的本征错误截面后，就可以通过分析用户测试程序得到其占空因子的大小，对器件在用户测试程序下的单粒子错误截面进行预估。
实施例：
选取某微处理器作为目标器件，将其划分为cache功能模块、register功能模块和remainder功能模块，其中cache功能模块为结构规则功能模块，register功能模块和remainder功能模块为结构不规则功能模块。其应用错误截面如公式(1)：
σA＝σcachefcache+σregisterfregister+σremainderfremainder (1)
其中，σcache、σregister、σremainder分别为cache功能模块、register功能模块、remainder功能模块的本征截面，fcache、fregister、fremainder分别为在执行测试程序过程中cache、register和remainder功能模块的占空因子。
直接利用脉冲激光试验获取cache功能模块的本征错误截面，编制两种测试程序，通过重离子试验，获取器件执行上述两种测试程序时的应用错误截面σA1、σA2。分析得到第一种测试程序下cache功能模块、register功能模块和remainder功能模块的占空因子fregister1、fcache1、fremainder1，第二种测试程序下cache功能模块、register功能模块和remainder功能模块的占空因子fregister2、fcache2、fremainder2
将两种测试程序对应的器件应用错误截面公式进行方程组联立，得到以下方程组(2)：
通过解方程组(2)，可以分别得到σregister和σremainder的本征错误截面，从而可以直观反映每个功能模块的单粒子敏感性。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (3)
1.一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将器件功能模块分为结构规则功能模块和结构不规则功能模块两类；
(2)直接利用脉冲激光试验获取结构规则功能模块的本征错误截面；
(3)编制n种测试程序，通过重离子试验，获取器件执行上述各种测试程序时的应用错误截面，其中n＝结构不规则功能模块的个数；
(4)分析每种测试程序下，器件各个功能模块的占空因子；
(5)根据不同测试程序下器件的应用错误截面公式计算结构不规则功能模块的本征错误截面。
2.根据权利要求1所述的一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，其特征在于：所述步骤(5)的实现方法为：
(2.1)第j种测试程序下，器件的应用错误截面公式为σAj＝∑σijfij，其中fij是第i个功能模块的占空因子，σij是第i个功能模块的本征错误截面，j∈[1,n]；
(2.2)将n种测试程序对应的器件应用错误截面公式进行方程组联立求解，得到结构不规则功能模块的本征错误截面。
3.根据权利要求1所述的一种获取器件功能模块单粒子本征错误截面的方法，其特征在于：所述步骤(4)的实现方法为：
(3.1)执行n种测试程序，得到每种测试程序的执行时间；
(3.2)从器件的使用手册中找到不同指令所占用的使用周期；
(3.3)通过分析每种测试程序执行指令时调用的功能模块，并结合(3.2)中不同指令的使用周期得到第i个功能模块在第j种测试程序中的累计占空周期Tij；
(3.4)第i个功能模块在第j种测试程序中的占空因子＝累计占空周期Tij/第j种测试程序执行时间。
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