CN107144776B - 一种总剂量效应的探测方法及装置 - Google Patents

一种总剂量效应的探测方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明适用电子信息技术领域，提供了一种总剂量效应的探测方法及装置，所述方法包括：对待测芯片中的电路进行可测性设计，构造待测芯片总剂量效应的原始信号，生成原始信号的观测矩阵及观测矩阵中行向量对应的测试向量集，对预设数量个待测芯片进行总剂量辐照，由所有测试向量集对辐照后对应的测试芯片进行测试，以确定辐照后的待测芯片是否出错，当出错时，根据所有测试结果和观测矩阵生成压缩感知方程，通过预设的信号重构算法和压缩感知方程生成待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，从而结合可测性设计和压缩感知理论，观测待测芯片内部每个逻辑单元在总剂量辐照后的状态，高效、准确地定位待测芯片内部对总剂量效应敏感的逻辑单元。

Description

一种总剂量效应的探测方法及装置
技术领域
本发明属于电子信息技术领域，尤其涉及一种总剂量效应的探测方法及装置。
背景技术
空间辐射环境中的辐射粒子会对航天器的电子系统造成严重的影响，引起各种辐射效应，其中对半导体影响最大的辐射效应是总剂量效应和单粒子效，集成电路的总剂量效应是目前航天电子领域在辐照效应研究方面的重点和难点问题，总剂量效应会导致单个MOS器件阈值电压的漂移，还会导致集成电路的电路速度降低、电参数漂移、功耗增加甚至功能失效。
目前基于总剂量效应的可靠性测试方法采用模拟辐射源进行地面试验为主，试验中可采用原位测试和移位测试，对于某些器件或在某些条件下还要进行退火试验，在总剂量效应的测试过程中，主要以统计的方式监测在一定的辐射剂量下电参数和电路功能参数的变化，再根据参数变化去分析电路或器件的总剂量效应的机理。在大规模集成电路中受芯片测试端口的限制，这种方式不能观测到芯片内部每个逻辑单元的状态，无法准确地找到电路功能失效的临界条件，也无法定位出失效逻辑单元的分布，所以无法对逻辑单元失效机理进行准确高效的研究。
此外，总剂量效应对于用于密码安全的芯片来说，还是安全性的一大威胁。总剂量效应可作为错误注入攻击的一种重要攻击方式，辐射剂量的累加可能会导致密码电路的加解密运算出错，引起密码信息的泄露，因此对安全芯片的总剂量效应进行研究显得十分重要和迫切。然而，目前对总剂量效应的研究更多只是关注电路的可靠性，并没有针对密码电路的安全性进行深入的研究，且传统的测试分析方法只评价总体电路的统计性能，没有测试出电路中对总剂量辐射敏感的逻辑单元，更不能定位出这些敏感单元，所以不能有针对性地指导芯片的可靠性和安全性设计。
发明内容
本发明的目的在于提供一种总剂量效应的探测方法及装置，旨在解决由于现有技术无法观测到芯片内部每个逻辑单元在总剂量辐照后的状态，也无法定位到芯片内对总剂量效应敏感的逻辑单元的问题。
一方面，本发明提供了一种总剂量效应的探测方法，所述方法包括下述步骤：
对待测芯片中的电路进行可测性设计；
构造所述待测芯片总剂量效应的原始信号，生成所述原始信号的观测矩阵；
根据所述观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集；
对预设数量个所述待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，以确定所述辐照后的待测芯片是否出错；
当确定所述辐照后的待测芯片出错时，根据所述所有测试向量集的测试结果和所述观测矩阵，生成压缩感知方程，根据所述压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出所述待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
另一方面，本发明提供了一种总剂量效应的探测装置，所述装置包括：
电路设计模块，用于对待测芯片中的电路进行可测性设计；
矩阵生成模块，用于构造所述待测芯片总剂量效应的原始信号，生成所述原始信号的观测矩阵；
向量集生成模块，用于根据所述观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集；
辐照测试模块，用于对预设数量个所述待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，以确定所述辐照后的待测试芯片是否出错；以及
敏感输出模块，用于当确定所述辐照后的待测芯片出错时，根据所述所有测试向量集的测试结果和所述观测矩阵，生成压缩感知方程，根据所述压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出所述待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
本发明对待测芯片中的电路进行可测性设计，为可测性设计后的芯片构造总剂量效应的原始信号，并根据压缩感知理论，生成该原始信号的观测矩阵，生成该观测矩阵每行向量对应的测试向量集，接着对预设数量个相同的待测芯片同时进行总剂量辐照，由所有的测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，根据测试结果确定待测芯片在辐照下是否出错，当出错时，根据所有测试结果和观测矩阵，构建用于生成待测芯片总剂量效应重构信号的压缩感知方程，根据重构信号即可生成待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，从而通过可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐射环境下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来，通过压缩感知理论提高了信号重构效率和重构准确性，高效、准确地定位了待测芯片内部对总剂量效应敏感的逻辑单元，进而能够快速判断出待测芯片的总剂量效应可靠性程度以及辐照条件与辐照效应之间的关系。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的总剂量效应的探测方法的实现流程图；
图2是本发明实施例一提供的待测芯片内部的总剂量效应的敏感逻辑单元分布图；
图3是本发明实施例一提供的生成待测芯片总剂量效应的敏感逻辑单元分布过程中冗余比与重构准确率的关系图；
图4是本发明实施例二提供的总剂量效应的探测方法的实现流程图；
图5为本发明实施例三提供的总剂量效应的探测装置的结构示意图；以及
图6是本发明实施例四提供的总剂量效应的探测装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例一：
图1示出了本发明实施例一提供的总剂量效应的探测方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
在步骤S101中，对待测芯片中的电路进行可测性设计。
本发明实施例适用于测试芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布的系统或平台。对待测芯片中的电路进行可测性设计，以利用可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐照下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来。具体地，可先根据待测芯片中电路的规模确定扫描链的条数，再采用可测性设计工具(例如DFT Compiler)将电路中的寄存器用全扫描的方式插入到扫描链中。
在步骤S102中，构造待测芯片总剂量效应的原始信号，生成原始信号的观测矩阵。
在本发明实施例中，可根据待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造待测芯片总剂量效应的原始信号，待测芯片内部总剂量的敏感性状态可根据待测芯片内部逻辑单元的属性确定。具体地，原始信号可表示为X＝[x1,x2,…,xi,…,xN]T，其中，xi表示待测芯片中逻辑单元Ri在总剂量效应辐照下是可靠还是敏感，当xi＝0时可认为逻辑单元Ri在总剂量效应辐照下具有可靠性，当xi＝1时可认为逻辑单元Ri在总剂量效应辐照下是敏感的，N为待测芯片内逻辑单元的总数。
在本发明实施例中，电路内部敏感逻辑单元的数目或分布与电路内部所有逻辑单元相比具有稀疏性，即可认为原始信号具有稀疏性，因此省略压缩感知中对原始信号进行稀疏变换的步骤，或者可理解为原始信号的稀疏基矩阵为单位矩阵。
在本发明实施例中，接着构造原始信号的观测矩阵，根据压缩感知理论，可知观测矩阵与稀疏基矩阵之间应满足约束等距性或非相干性，由于任意给定的矩阵都与随机矩阵具有很大非相干性，常采用随机矩阵作为观测矩阵。在本发明实施例中原始信号为0-1分布的离散信号，测试结果为待测芯片总剂量辐照后内部出错的逻辑单元数目，是大于等于0的整数，观测矩阵用来表示待测芯片中对应的逻辑单元是否被测，因此观测矩阵应当为0-1分布的整数。具体地，可将0-1分布的伯努利随机矩阵设置为原始信号的观测矩阵。
在步骤S103中，根据观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集。
在本发明实施例中，观测矩阵中的每个行向量对应一个测试向量集，一个测试向量集可用来测试一个待测芯片。
具体地，根据观测矩阵当前行向量中每个位置的数值确定该位置对应的逻辑单元是否为待测单元，例如，当该位置的数值为1时，对应的逻辑单元为待测单元，当该位置的数值为0时，对应的逻辑单元不为待测单元。确定后，采用可测性设计中的测试向量产生工具生产该行向量确定的所有待测单元的测试向量，这些测试向量构成该行向量对应的测试向量集。如此，可生成观测矩阵中每个行向量对应的测试向量集。
在步骤S104中，对预设数量个待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，以确定辐照后的待测芯片是否出错。
在本发明实施例中，每一次总剂量效应测试的时间通常在十几个小时以上、电路中的逻辑单元通常有成千上百个，为了更快、更准确地对待测芯片中逻辑单元的状态进行监测，可将预设数量个与待测芯片相同的芯片放入预设的总剂量辐射环境同时进行总剂量辐照。具体地，总剂量辐射环境可采用模拟辐射源进行地面试验的方式，模拟射线源可为γ射线、电子加速器的电子束以及X射线源，预设数量为观测矩阵的行数，也为测试向量集的数量。
在本发明实施例中，通过每个测试向量集中的测试向量对相应待测芯片中的待测单元进行测试，每个测试向量集的测试结果为相应待测芯片中辐照后出错的逻辑单元数目，因此在确定辐照后的待测芯片是否出错的同时获得待测芯片内部的出错逻辑单元数目。
可选地，也可对一块芯片进行多次辐照，每次使用一个测试向量集对其进行测试。
在步骤S105中，当确定辐照后的待测芯片出错时，根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵，生成压缩感知方程，根据压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
在本发明实施例中，当确定待测芯片在辐照下出错时，可根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵构建用于生成待测芯片总剂量效应重构信号的压缩感知方程，通过预设的信号重构算法对压缩感知方程进行非线性优化，生成待测芯片内部总剂量效应的重构信号，该重构信号即待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
具体地，压缩感知方程可表示为：
Y＝ΦX'，即其中，Y为测试结果，Φ为观测矩阵，X'为重构信号，a11、a12等为观测矩阵中的数据。当xi'＝0时认为逻辑单元Ri在总剂量辐照下是可靠的，当xi'＝1时认为逻辑单元Ri在总剂量辐照下是敏感的。作为示例地，图2为待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，图2中的圆点为待测芯片内部对总剂量效应敏感的逻辑单元。
优选地，采用信号恢复精度高的凸优化算法求解压缩感知方程，有效地提高待测芯片内部总剂量效应的重构信号的重构精度。
优选地，如图3所示，当冗余比(观测矩阵的行数与稀疏度的比例)大于等于4时，待测芯片内部总剂量效应重构信号的效果最好，即重构准确率最高。其中，稀疏度为原始信号中1的个数，图3中的横坐标为冗余比，纵坐标为重构准确率，重构准确率为重构信号中正确数据与重构信号总规模的比率，图3中的曲线1至5依次表示当一次测试下被观测的寄存器数目分别为200、100、50、25、13个时冗余比和重构准确率的关系。
在本发明实施例中，通过可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐射环境下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来，通过压缩感知理论和测试向量集的测试结果，生成待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，从而高效、准确地定位待测芯片内部对总剂量辐照敏感的逻辑单元，快速判断出待测芯片的辐射效应可靠性程度以及辐照条件与辐照效应之间的关系。
实施例二：
图4示出了本发明实施例二提供的总剂量效应的探测方法的实现流程，详述如下：
在步骤S401中，对待测芯片中的电路进行可测性设计。
在本发明实施例中，对待测芯片中的电路进行可测性设计，以利用可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐照下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来。
在步骤S402中，构造待测芯片总剂量效应的原始信号，生成原始信号的观测矩阵。
在本发明实施例中，可根据待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造待测芯片总剂量效应的原始信号。根据压缩感知理论，原始信号的观测矩阵可为随机矩阵，由于本发明实施例中原始信号为0-1分布的离散信号，测试结果为待测芯片总剂量辐照后内部出错的逻辑单元数目，是大于等于0的整数，观测矩阵用来表示待测芯片中对应的逻辑单元是否为待测单元，因此观测矩阵应当为0-1分布的整数。具体地，可将0-1分布的伯努利随机矩阵设置为原始信号的观测矩阵。
在步骤S403中，根据观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集。
在本发明实施例中，根据观测矩阵当前行向量中每个位置的数值确定该位置对应的逻辑单元是否为待测单元，采用可测性设计中的测试向量产生工具生产该行向量确定的所有待测单元的测试向量，这些测试向量构成该行向量对应的测试向量集，如此，可生成观测矩阵中每个行向量对应的测试向量集。
在步骤S404中，对预设数量个待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试。
在本发明实施例中，可将预设数量个与待测芯片相同的芯片放入预设的总剂量辐射环境同时进行总剂量辐照，并通过每个测试向量集中的测试向量对相应待测芯片中的待测单元进行测试，每个测试向量集的测试结果为相应待测芯片中辐照后出错的逻辑单元数目。
在步骤S405中，确定辐照后的待测芯片是否出错。
在本发明实施例中，在通过每个测试向量集中的测试向量对相应待测芯片中的待测单元进行测试后，根据测试结果可确定辐照后的待测芯片是否出错，当待测芯片在辐照下出错时，执行步骤S406，当待测芯片在辐照下未出错时，执行步骤S407。
在步骤S406中，根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵，生成压缩感知方程，根据压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
在本发明实施例中，可根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵构建用于生成待测芯片总剂量效应的重构信号的压缩感知方程，通过预设的信号重构算法和压缩感知方程，生成待测芯片内部总剂量效应的重构信号，该重构信号即待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
在步骤S407中，增加总剂量辐照的辐照剂量。
在本发明实施例中，通过增加总剂量辐照的辐照剂量加大待测芯片的总剂量效应。在增大了辐照剂量后，重新对待测芯片进行辐照和测试，直至待测芯片在辐照后出错，即出现发生错误的逻辑单元。
在本发明实施例中，通过可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐射环境下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来，通过压缩感知理论和测试向量集的测试结果，生成待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，从而高效、准确地定位待测芯片内部对总剂量辐照敏感的逻辑单元，进而能够快速判断出待测芯片的辐射效应可靠性程度以及辐照条件与辐照效应之间的关系。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘、光盘等。
实施例三：
图5示出了本发明实施例三提供的总剂量效应的探测装置的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，其中包括：
电路设计模块51，用于对待测芯片中的电路进行可测性设计。
在本发明实施例中，对待测芯片中的电路进行可测性设计，以利用可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐照下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来。
矩阵生成模块52，用于构造待测芯片总剂量效应的原始信号，生成原始信号的观测矩阵。
在本发明实施例中，可根据待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造待测芯片总剂量效应的原始信号，待测芯片内部总剂量的敏感性状态可根据待测芯片内部逻辑单元的属性确定。具体地，原始信号可表示为X＝[x1,x2,…,xi,…,xN]T，其中，xi表示待测芯片中逻辑单元Ri在总剂量效应辐照下是可靠还是敏感，当xi＝0时可认为逻辑单元Ri在总剂量效应辐照下具有可靠性，当xi＝1时可认为逻辑单元Ri在总剂量效应辐照下是敏感的，N为待测芯片内逻辑单元的总数。
在本发明实施例中，电路内部敏感逻辑单元的数目或分布与电路内部所有逻辑单元相比具有稀疏性，即可认为原始信号具有稀疏性，因此省略压缩感知中对原始信号进行稀疏变换的步骤，或者可理解为原始信号的稀疏基矩阵为单位矩阵。
在本发明实施例中，接着构造原始信号的观测矩阵，根据压缩感知理论，可知观测矩阵与稀疏基矩阵之间应满足约束等距性或非相干性，由于任意给定的矩阵都与随机矩阵具有很大非相干性，常采用随机矩阵作为观测矩阵。在本发明实施例中冤死信号为0-1分布的离散信号，测试结果为待测芯片总剂量辐照后出错的逻辑单元数目，是大于等于0的整数，观测矩阵用来表示芯片中对应的逻辑单元是否被测，因此观测矩阵应当为0-1分布的整数。具体地，可将0-1分布的伯努利随机矩阵设置为原始信号的观测矩阵。
向量集生成模块53，用于根据观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集。
在本发明实施例中，观测矩阵中的每个行向量对应一个测试向量集，一个测试向量集可用来测试一个待测芯片。根据观测矩阵当前行向量中每个位置的数值确定该位置对应的逻辑单元是否为待测单元，例如，当该位置的数值为1时，对应的逻辑单元为待测单元，当该位置的数值为0时，对应的逻辑单元不为待测单元。确定后，采用可测性设计中的测试向量产生工具生产该行向量确定的所有待测单元的测试向量，这些测试向量构成该行向量对应的测试向量集。如此，可生成观测矩阵中每个行向量对应的测试向量集。
辐照测试模块54，用于对预设数量个待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，以确定辐照后的待测试芯片是否出错。
在本发明实施例中，每一次总剂量效应测试的时间通常在十几个小时以上、电路中的逻辑单元通常有成千上百个，为了更快、更准确地对待测芯片中逻辑单元的状态进行监测，可将预设数量个与待测芯片相同的芯片放入预设的总剂量辐射环境同时进行总剂量辐照。再通过每个测试向量集中的测试向量对相应待测芯片中的待测单元进行测试，每个测试向量集的测试结果为相应待测芯片中辐照后出错的逻辑单元数目，因此在确定辐照后的待测芯片是否出错的同时获得待测芯片内部的出错逻辑单元数目。
可选地，也可对一块芯片进行多次辐照，每次使用一个测试向量集对其进行测试。
敏感输出模块55，用于当确定辐照后的待测芯片出错时，根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵，生成压缩感知方程，根据压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
在本发明实施例中，当确定待测芯片在辐照下出错时，可根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵构建用于生成待测芯片总剂量效应重构信号的压缩感知方程，通过预设的信号重构算法对压缩感知方程进行非线性优化，生成待测芯片内部总剂量效应的重构信号，该重构信号即待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
具体地，压缩感知方程可表示为：
Y＝ΦX'，即其中，Y为测试结果，Φ为观测矩阵，X'为重构信号，a11、a12等为观测矩阵中的数据。当xi'＝0时认为逻辑单元Ri在总剂量辐照下是可靠的，当xi'＝1时认为逻辑单元Ri在总剂量辐照下是敏感的。
在本发明实施例中，通过可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐射环境下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来，通过压缩感知理论和测试向量集的测试结果，生成待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，从而高效、准确地定位待测芯片内部对总剂量辐照敏感的逻辑单元，快速判断出待测芯片的辐射效应可靠性程度以及辐照条件与辐照效应之间的关系。
实施例四：
图6示出了本发明实施例四提供的总剂量效应的探测装置的结构，其中包括：
电路设计模块61，用于对待测芯片中的电路进行可测性设计。
在本发明实施例中，对待测芯片中的电路进行可测性设计，以利用可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐照下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来。
矩阵生成模块62，用于构造待测芯片总剂量效应的原始信号，生成原始信号的观测矩阵。
在本发明实施例中，可根据待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造待测芯片总剂量效应的原始信号。根据压缩感知理论，原始信号的观测矩阵可为随机矩阵，由于本发明实施例中原始信号为0-1分布的离散信号，测试结果为待测芯片总剂量辐照后内部出错的逻辑单元数目，是大于等于0的整数，观测矩阵用来表示待测芯片中对应的逻辑单元是否为待测单元，因此观测矩阵应当为0-1分布的整数。具体地，可将0-1分布的伯努利随机矩阵设置为原始信号的观测矩阵。
向量集生成模块63，用于根据观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集。
在本发明实施例中，根据观测矩阵当前行向量中每个位置的数值确定该位置对应的逻辑单元是否为待测单元，采用可测性设计中的测试向量产生工具生产该行向量确定的所有待测单元的测试向量，这些测试向量构成该行向量对应的测试向量集，如此，可生成观测矩阵中每个行向量对应的测试向量集。
辐照测试模块64，用于对预设数量个待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片内进行测试，确定辐照后的待测芯片是否出错。
在本发明实施例中，可将预设数量个与待测芯片相同的芯片放入预设的总剂量辐射环境同时进行总剂量辐照，并通过每个测试向量集中的测试向量对相应待测芯片中的待测单元进行测试，每个测试向量集的测试结果为相应待测芯片中辐照后出错的逻辑单元数目。因此在确定辐照后的待测芯片是否出错的同时获得待测芯片内部的出错逻辑单元数目。
敏感输出模块65，用于当确定辐照后的待测芯片出错时，根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵，生成压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
在本发明实施例中，当待测芯片在辐照下出错时，可根据所有测试向量集的测试结果和观测矩阵构建压缩感知方程，通过预设的信号重构算法和压缩感知方程，生成待测芯片内部总剂量效应的重构信号，该重构信号即待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
剂量增加模块66，用于当确定辐照后的待测芯片未出错时，增加总剂量辐照的辐照剂量。
在本发明实施例中，通过增加总剂量辐照的辐照剂量来加大总剂量效应。在增大了辐照剂量后，重新由辐照测试模块64对待测芯片进行辐照和测试，直至待测芯片在辐照后出错，即待测芯片中出现发生错误的逻辑单元。
优选地，矩阵生成模块62包括原始信号构造模块621和观测矩阵设置模块622，其中：
原始信号构造模块621，用于根据待测芯片中逻辑单元是否对总剂量效应的敏感性状态，构造原始信号；以及
观测矩阵设置模块622，用于将预设的伯努利随机矩阵设置为原始信号的观测矩阵。
优选地，向量集生成模块63包括测试向量生成模块631和测试向量集生成模块632，其中：
测试向量生成模块631，用于依次根据观测矩阵中每个行向量，确定待测芯片内部的逻辑单元中的待测单元，并生成待测单元的测试向量；以及
测试向量集生成模块632，用于将待测芯片中所有待测单元的测试向量构成一个测试向量集，每个行向量对应一个测试向量集。
优选地，辐照测试模块64包括辐照模块641和测试模块642，其中：
辐照模块641，用于在预设的总剂量辐射环境中对预设数量个待测芯片进行辐照；以及
测试模块642，用于通过每个测试向量集对辐照后相应的待测芯片进行测试，确定辐照后的待测芯片是否出错，并获得每个辐照后的待测芯片的出错逻辑单元数目。
在本发明实施例中，通过可测性设计的可控性和可观性将待测芯片在总剂量辐射环境下的内部状态通过后续构造的测试向量集所对应的测试结果反应出来，通过压缩感知理论和测试向量集的测试结果，生成待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布，从而高效、准确地定位待测芯片内部对总剂量辐照敏感的逻辑单元，快速判断出待测芯片的辐射效应可靠性程度以及辐照条件与辐照效应之间的关系。
在本发明实施例中，总剂量效应的探测装置的各单元可由相应的硬件或软件单元实现，各单元可以为独立的软、硬件单元，也可以集成为一个软、硬件单元，在此不用以限制本发明。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种总剂量效应的探测方法，其特征在于，所述方法包括下述步骤：
对待测芯片中的电路进行可测性设计；
根据所述待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造所述待测芯片总剂量效应的原始信号，生成所述原始信号的观测矩阵，其中，所述敏感性状态根据所述待测芯片内部所述逻辑单元的属性确定；
根据所述观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集；
对预设数量个所述待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，以确定所述辐照后的待测芯片是否出错；
当确定所述辐照后的待测芯片出错时，根据所述所有测试向量集的测试结果和所述观测矩阵，生成压缩感知方程，根据所述压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出所述待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当确定所述辐照后的待测芯片未出错时，增加所述总剂量辐照的辐照剂量，并重新执行对预设数量个所述待测芯片进行总剂量辐照的操作。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，构造所述待测芯片总剂量效应的原始信号，生成所述原始信号的观测矩阵的步骤，包括：
根据所述待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造所述原始信号；
将预设的伯努利随机矩阵设置为所述原始信号的观测矩阵。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集的步骤，包括：
依次根据所述观测矩阵中每个行向量，确定所述待测芯片内部的逻辑单元中的待测单元，生成所述待测单元的测试向量；
将所述待测芯片中所有待测单元的测试向量构成一个测试向量集，所述每个行向量对应一个测试向量集。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对预设数量个所述待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，以确定所述辐照后的待测芯片是否出错的步骤，包括：
在预设的总剂量辐射环境中对所述预设数量个待测芯片进行辐照；
通过所述每个测试向量集对所述辐照后相应的待测芯片进行测试，确定所述辐照后的待测芯片是否出错，并获得每个辐照后待测芯片的出错逻辑单元数目。
6.一种总剂量效应的探测装置，其特征在于，所述装置包括：
电路设计模块，用于对待测芯片中的电路进行可测性设计；
矩阵生成模块，用于根据所述待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造所述待测芯片总剂量效应的原始信号，生成所述原始信号的观测矩阵，其中，所述敏感性状态根据所述待测芯片内部所述逻辑单元的属性确定；
向量集生成模块，用于根据所述观测矩阵中的行向量，生成对应的测试向量集；
辐照测试模块，用于对预设数量个所述待测芯片进行总剂量辐照，通过所有测试向量集对辐照后对应的待测芯片进行测试，确定所述辐照后的待测试芯片是否出错；以及
敏感输出模块，用于当确定所述辐照后的待测芯片出错时，根据所述所有测试向量集的测试结果和所述观测矩阵，生成压缩感知方程，根据所述压缩感知方程和预设的信号重构算法，生成并输出所述待测芯片内部总剂量效应的敏感逻辑单元分布。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
剂量增加模块，用于当确定所述辐照后的待测芯片未出错时，增加所述总剂量辐照的辐照剂量。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述矩阵生成模块包括：
原始信号构造模块，用于根据所述待测芯片中逻辑单元对总剂量效应的敏感性状态，构造所述原始信号；以及
观测矩阵设置模块，用于将预设的伯努利随机矩阵设置为所述原始信号的观测矩阵。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述向量集生成模块包括：
测试向量生成模块，用于依次根据所述观测矩阵中每个行向量，确定所述待测芯片内部的逻辑单元中的待测单元，并生成所述待测单元的测试向量；以及
测试向量集生成模块，用于将所述待测芯片中所有待测单元的测试向量构成一个测试向量集，所述每个行向量对应一个测试向量集。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述辐照测试模块包括：
辐照模块，用于在预设的总剂量辐射环境中对所述预设数量个待测芯片进行辐照；以及
测试模块，用于通过所述每个测试向量集对所述辐照后相应的待测芯片进行测试，确定所述辐照后的待测芯片是否出错，并获得每个辐照后的待测芯片的出错逻辑单元数目。
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