CN108133731A - 大气中子诱发的sram器件失效率检测方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子器件辐射效应领域，特别是涉及一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法和系统，通过对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；获取所述SRAM阵列的总容量；根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。在此方案中，所述测量数据为对SRAM进行大气中子单粒子效应检测后获得的数据，所述测量数据能够提高大气中子单粒子效应下的获取的SRAM器件失效率的准确度，从而实现SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性的准确定量评价，解决我国目前SRAM器件大气中子单粒子效应评价方法缺失的难题。

Description

大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法和系统
技术领域
本发明涉及电子器件辐射效应领域，特别是涉及一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法和系统。
背景技术
银河宇宙射线、太阳宇宙射线等各种宇宙射线进入到地球的中性大气，并与大气中的氮和氧发生相互作用，形成了各种辐射粒子，使得大气空间辐射环境非常复杂。在各种辐射粒子之中，由于中子不带电、穿透力极强而且在大气中的含量高，因此大气中子入射电子系统所引起的单粒子效应，成为了威胁电子设备安全工作的关键因素。
SRAM(Static Random Access Memory)是一种静态存储器件，通常由存储矩阵、地址译码和读写控制逻辑三部分组成，正常工作状态下可以随时读出或写入数据。由于SRAM器件的读写速度非常快，各种电子设备对SRAM器件的依赖性越来越强；随着科技的发展，SRAM器件自身的集成度提高，复杂性增加，造成SRAM器件对单粒子效应更加敏感。
为了评估大气中子诱发的单粒子效应对SRAM器件产生的影响，需要对大气中子单粒子效应下的SRAM器件的敏感特性进行分析。目前为了对SRAM器件进行单粒子效应敏感特性进行分析，一般采用地面加速辐照试验的方式，即使用具有高通量的地面辐射源辐照SRAM器件，模拟SRAM器件在真实大气环境下的辐射粒子，根据辐照试验结果分析SRAM器件的大气中子单粒子效应敏感特性。然而这种方式引发的SRAM器件的失效率，是一种模拟结果，用于对大气中子单粒子效应下的SRAM器件的敏感特性进行分析时，其准确度较低。
发明内容
基于此，有必要针对目前对大气中子单粒子效应下的SRAM器件的敏感特性进行分析时，其准确度较低的问题，提供一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法和系统。
一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，包括以下步骤：
对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；
获取所述SRAM阵列的总容量；
根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
在其中一个实施例中，所述测量数据包括单粒子翻转数和测量时间；
所述根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率的步骤包括以下步骤：
根据所述单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
在其中一个实施例中，所述根据所述单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率的步骤包括以下步骤：
根据以下函数关系式获取SRAM器件失效率：
λ＝(NSEU×109)÷(T测量×NSRAM)
式中，λ为SRAM器件失效率，NSEU为单粒子翻转数，T测量为测量时间，NSRAM为SRAM阵列的总容量。
在其中一个实施例中，在海拔高度大于预设值的位置执行所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤。
在其中一个实施例中，在所述SRAM器件实际应用的位置执行所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤。
在其中一个实施例中，所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据的步骤还包括以下步骤：
当检测过程中单粒子翻转数达到预设阈值时，结束所述大气中子单粒子效应检测的步骤，执行所述获取所述SRAM阵列的总容量的步骤。
在其中一个实施例中，所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤包括以下步骤：
当检测到所述SRAM阵列发生单粒子锁定时，切断所述SRAM阵列的电源。
在其中一个实施例中，所述切断所述SRAM阵列的电源的步骤之后还包括以下步骤：
再次执行所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤，继续获取所述SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据。
一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统，包括以下模块：
单粒子效应检测模块，用于对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；
容量获取模块，用于获取所述SRAM阵列的总容量；
失效率获取模块，用于根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
根据上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法和系统，通过对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；获取所述SRAM阵列的总容量；根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量，可以获得SRAM器件失效率。在此方案中，所述测量数据为对SRAM进行大气中子单粒子效应检测后获得的数据，所述测量数据能够提高大气中子单粒子效应下的获取的SRAM器件失效率的准确度，从而实现SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性的准确定量评价，解决我国目前SRAM器件大气中子单粒子效应评价方法缺失的难题。
一种可读存储介质，其上存储有可执行程序，该程序被处理器执行时实现上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法的步骤。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行程序，所述处理器执行所述程序时实现上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法的步骤。
附图说明
图1为本发明大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法一个实施例的流程示意图；
图2为本发明大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统一个实施例的结构示意图；
图3为本发明大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、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的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
参见图1所示，为本发明大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法一个实施例的流程示意图，该实施例中的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法包括以下步骤：
步骤S110：对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；
在本步骤中，所述SRAM阵列包括多个SRAM器件，通过对多个SRAM器件同时测量，可以等效为对一个SRAM器件进行长时间的测量，缩短了所述测量数据的获取时间，提高了SRAM器件大气中子单粒子效应检测的效率。
进一步地，所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤中检测所述SRAM阵列中的SRAM器件是否发生单粒子翻转，
在另一个实施例中，在海拔高度大于预设值的位置执行所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤。
在本实施例中，空间环境中的大气中子通量随海拔高度变化而变化，当在海拔高度高的位置进行大气中子单粒子效应检测时，由于所述位置具有较高的中子通量，因此更易触发SRAM器件发生单粒子效应，缩短获取所述测量数据的时间，提高了大气中子单粒子效应检测的效率。可选地，所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤，可以在高海拔地区进行，也可以通过飞机搭载的方式进行。根据实际检测过程中对获取所述测量数据耗时的要求确定所述预设值。
例如，由于海拔高度越高，对应的环境中的大气中子通量也越高，越容易导致SRAM器件发生单粒子效应。众多的试验数据表明，海拔高度在0km～18km之内时，大气中子通量与海拔高度之间关系为正相关，并在海拔高度约18km处的大气中子通量达到最大值。民航飞机之中，短航线飞机飞行高度一般为6km～9.6km；长航线飞机的则为8km～12.6km；而某些公务机的飞行高度甚至可达15km，该环境下的大气中子通量已经非常接近最大值。为了提高SRAM器件的大气中子单粒子效应检测的效率，可以在考虑飞行成本的前提下，选择在上述特定的飞行高度进行SRAM器件的大气中子单粒子效应检测。
在另一个实施例中，所述SRAM器件实际应用的位置执行所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤。
在本实施例中，由于大气中子是由宇宙射线和大气作用共同产生的，宇宙射线中的各种粒子在地球环境中会受到地磁场的影响，而地球不同的地理位置具有不同的地磁场。通过在FPAG器件实际应用位置进行所述大气中子单粒子效应检测的步骤，可以获取到真实应用条件下的测量数据，从而真实地评价SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性。
例如，由于地球的不同地理纬度对应的地磁纬度不同，导致不同地理纬度对应的电磁场是不同的，因此对应位置的大气中子通量也不同。当SRAM器件在不同纬度的地理位置工作时，可能会呈现出不同的敏感特性。因此通过在不同纬度的位置对所述SRAM阵列进行所述大气中子单粒子效应检测，可以获取实际应用地点大气中子环境下的SRAM器件的失效率，从而真实评价大气中子单粒子效应下SRAM器件的敏感性。
在另一个实施例中，所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤包括以下步骤：
当检测到所述SRAM阵列发生单粒子锁定时，切断所述SRAM阵列的电源。
在本实施例中，单粒子锁定是危害性较大的一种单粒子效应。发生单粒子锁定时，SRAM器件内部产生的电流陡增，容易造成SRAM器件的烧毁。因此当检测到发生单粒子锁定时，切断所述SRAM阵列的电源，可以避免SRAM器件损坏。
具体地，由于SRAM器件发生单粒子锁定时会出现电流陡增的现象，因此在某些实施例中，可以设置电流阈值，当检测SRAM器件I/O端口的电流超出所述电流阈值时，判断所述SRAM器件发送单粒子锁定。
在另一个实施例中，所述切断所述SRAM阵列的电源的步骤之后还包括以下步骤：
再次执行所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤，继续获取所述大气中子单粒子效应检测的测量数据。
在本实施例中，由于切断电源之后，已获得的测量数据的样本数量有限，为了降低偶然性因素对检测结果带来的影响，需要再次执行所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤，增加所述测量数据的样本数量。
步骤S120：获取所述SRAM阵列的总容量；
在另一个实施例中，所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM器件大气中子单粒子效应检测的测量数据的步骤还包括以下步骤：
当检测过程中单粒子翻转数达到预设阈值时，结束所述大气中子单粒子效应检测的步骤，执行所述获取所述SRAM阵列的总容量的步骤。
在本实施例中，由于测量数据的统计稳定性与检测过程中单粒子翻转数成正相关，因此要求检测到单粒子翻转的数量尽可能多，但检测到单粒子翻转的数量越多，所需的检测时间也越长，因此根据实际检测过程中对检测耗时的要求，设置预设阈值，当检测过程中单粒子翻转数达到预设阈值时，结束所述大气中子单粒子效应检测的步骤，并进入下一步，此时获得的测量数据既可以满足统计性要求，降低偶然性因素对检测结果带来的影响，同时可以提高SRAM器件大气中子单粒子效应检测效率。
进一步地，对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测时，在满足所述统计性要求的前提下，还需要降低检测成本；所述检测成本包括硬件成本和时间成本，所述硬件成本包括所述SRAM阵列中的SRAM器件数量，所述时间成本包括大气中子单粒子效应检测时间。可选地，为了降低所述检测成本，可以减少SRAM阵列中SRAM器件的数量，并且延长所述检测时间；也可以增加SRAM阵列中SRAM器件的数量，并且缩短所述检测时间。
步骤S130：根据所述测量数据以及所述SRAM器阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
在另一个实施例中，所述测量数据包括单粒子翻转数和测量时间；所述根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率的步骤包括以下步骤：
根据所述单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
在本实施例中，由于引起SRAM器件失效的多种单粒子效应之中，单粒子翻转所引发的SRAM失效率较高，因此根据所述测量数据中的单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取到的SRAM器件的失效率，可用于对SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性进行更有针对性的定量评价。
在另一个实施例中，所述根据所述单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率的步骤包括以下步骤：
根据以下函数关系式获取SRAM器件失效率：
λ＝(NSEU×109)÷(T测量×NSRAM)
式中，λ为SRAM器件失效率，NSEU为单粒子翻转数，T测量为测量时间，NSRAM为SRAM阵列的总容量。
在本实施例中，式中的SRAM器件失效率λ单位为FIT/Mb，测量时间T测量单位为小时，NSRAM的单位为Mb，1FIT/Mb表示SRAM器件的1Mb的1个比特位在109小时内发生了1次翻转，所述函数关系式可用于根据单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量快速获得SRAM器件失效率。
根据上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，通过对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；获取所述SRAM阵列的总容量；根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量，可以获得SRAM器件失效率。在此方案中，所述测量数据为对SRAM进行大气中子单粒子效应检测后获得的数据，所述测量数据能够提高大气中子单粒子效应下的获取的SRAM器件失效率的准确度，从而实现SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性的准确定量评价，解决我国目前SRAM器件大气中子单粒子效应评价方法缺失的难题。
参见图2所示，为本发明大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统一个实施例的结构示意图，该实施例中的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统包括以下模块：
单粒子效应检测模块210，用于对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；
在另一个实施例中，单粒子效应检测模块210用于在海拔高度大于预设值的位置所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测。
在另一个实施例中，单粒子效应检测模块210用于在SRAM器件实际应用的位置对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测。
在另一个实施例中，单粒子效应检测模块210对SRAM阵列进行的大气中子单粒子效应检测，当检测到发生单粒子锁定时，切断所述SRAM阵列的电源。
在另一个实施例中，单粒子效应检测模块210切断SRAM阵列的电源之后，再次对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，继续获取所述大气中子单粒子效应检测的测量数据。
容量获取模块220，用于获取所述SRAM阵列的总容量；
在另一个实施例中，当单粒子效应检测模块210在检测过程中单粒子翻转数达到预设阈值时，结束所述大气中子单粒子效应检测，由容量获取模块220获取所述SRAM阵列的总容量。
失效率检测模块230，用于根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
在另一个实施例中，单粒子效应检测模块210获取的测量数据包括单粒子翻转数和测量时间；失效率检测模块230根据单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
在另一个实施例中，失效率检测模块230根据以下函数关系式获取SRAM器件失效率：
λ＝(NSEU×109)÷(T测量×NSRAM)
式中，λ为SRAM器件失效率，NSEU为单粒子翻转数，T测量为测量时间，NSRAM为SRAM阵列的总容量。
本发明的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统与本发明的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法一一对应，在上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统的实施例中。
参见图3所示，为本发明大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法一个实施例的流程示意图。该实施例中的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法包括以下步骤：
步骤S310：搭建SRAM阵列，根据实际检测过程中对测量时间的要求，确定SRAM阵列中SRAM器件的数量，并获取所述SRAM阵列的总容量；
步骤S320：在飞行试验中对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测并获取测量数据；其中，所述测量数据包括单粒子翻转数和测量时间；
步骤S330：判断是否发生单粒子锁定；若是，对SRAM阵列进行断电操作，删除已获取的测量数据，返回步骤S320；否则执行下一步；
步骤S340：判断测量数据中的单粒子翻转数是否达到100个；若否，返回步骤S330；若是，执行下一步；
步骤S350：根据函数关系式λ＝(NSEU×109)÷(T测量×NSRAM)获取SRAM器件失效率；式中，λ为SRAM器件失效率，NSEU为单粒子翻转数，T测量为测量时间，NSRAM为SRAM阵列的总容量。
上述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，可以直接获得SRAM器件的大气中子单粒子效应失效率，所述获得的失效率可用于SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性评价，为系统级的评价提供基础数据，解决我国目前SRAM器件大气中子单粒子效应评价手段和方法缺失的难题。
根据上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，本发明实施例还提供一种可读存储介质和一种计算机设备。可读存储介质上存储有可执行程序，该程序被处理器执行时实现上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法的步骤；计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行程序，处理器执行程序时实现上述大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法的步骤。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；
获取所述SRAM阵列的总容量；
根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
2.根据权利要求1所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，所述测量数据包括单粒子翻转数和测量时间；
所述根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率的步骤包括以下步骤：
根据所述单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
3.根据权利要求2所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，所述根据所述单粒子翻转数、测量时间和SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率的步骤包括以下步骤：
根据以下函数关系式获取SRAM器件失效率：
λ＝(NSEU×109)÷(T测量×NSRAM)
式中，λ为SRAM器件失效率，NSEU为单粒子翻转数，T测量为测量时间，NSRAM为SRAM阵列总容量。
4.根据权利要求1所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，在海拔高度大于预设值的位置执行所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤。
5.根据权利要求1所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，在所述SRAM器件实际应用的位置执行所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤。
6.根据权利要求1所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据的步骤还包括以下步骤：
当检测过程中单粒子翻转数达到预设阈值时，结束所述大气中子单粒子效应检测的步骤，执行所述获取所述SRAM阵列的总容量的步骤。
7.根据权利要求1所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，所述对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤包括以下步骤：
当检测到所述SRAM阵列发生单粒子锁定时，切断所述SRAM阵列的电源。
8.根据权利要求7所述的大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法，其特征在于，所述切断所述SRAM阵列的电源的步骤之后还包括以下步骤：
再次执行所述对所述SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测的步骤，继续获取所述SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据。
9.一种大气中子诱发的SRAM器件失效率检测系统，其特征在于，包括以下模块：
单粒子效应检测模块，用于对SRAM阵列进行大气中子单粒子效应检测，获取SRAM阵列的大气中子单粒子效应检测的测量数据；
容量获取模块，用于获取所述SRAM阵列的总容量；
失效率获取模块，用于根据所述测量数据以及所述SRAM阵列的总容量获取SRAM器件失效率。
10.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的可执行程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1-8任一项大气中子诱发的SRAM器件失效率检测方法的步骤。
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