EP2181390A1 - Method for testing a software application - Google Patents
Method for testing a software applicationInfo
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Abstract
In order to test a software application, the method comprises submitting an electronic board (16) including a component (1) implementing an application to a laser radiation (15) generated in test equipment (17). The component is excited with laser pulses having very short durations distributed during complex operational phases of the component for running the application, and the reaction of the component and the application is observed.
Description
Procédé de test d'une application logicielle Method of testing a software application
La présente invention a pour objet un procédé de test d'une application logicielle. Elle est utilisable dans le domaine des cartes électroniques quelle que soit l'application mise en œuvre par de telles cartes. Les cartes électroniques visées sont principalement celles qui sont soumises à des interactions énergétiques externes. Par application logicielle on entend un traitement, numérique ou analogique, de données d'entrées pour produire des données de sorties. Les données d'entrées peuvent être des mesures provenant d'un organe de mesure ou des états électriques d'un tel organe, porté ou non par la carte. Les données de sorties sont soit des données de même type que les données d'entrées, mais corrigées ou transformées, soit des attributs de ces données, soit des commandes d'actionneurs pilotés par la carte électronique. Une carte électronique se distingue d'un composant électronique en ce sens qu'elle peut comporter un ensemble de composants électroniques servant à la logistique de maintien en service d'un composant principal porté par la carte. Une carte électronique comporte essentiellement un connecteur ou dispositif de connexion permettant à la carte d'être connectée à l'intérieur d'un appareil. Le fonctionnement des composants électroniques, typiquement des circuits intégrés électroniques, peut être perturbé par l'environnement dans lequel ils évoluent, par exemple l'environnement radiatif naturel ou artificiel ou l'environnement électromagnétique. Des agressions extérieures provoquent la création de courants parasites par interaction avec la matière constitutive du composant. Ces courants peuvent être à l'origine du dysfonctionnement transitoire ou permanent du composant et de l'application qui l'utilise.The present invention relates to a method of testing a software application. It is usable in the field of electronic cards regardless of the application implemented by such cards. The target electronic maps are mainly those that are subject to external energy interactions. By software application is meant digital or analog processing of input data to produce output data. The input data may be measurements from a measuring device or electrical states of such an organ, whether or not carried by the card. The output data are either data of the same type as the input data, but corrected or transformed, either attributes of these data, or actuator commands driven by the electronic card. An electronic card is distinguished from an electronic component in that it may comprise a set of electronic components used for the logistics of maintaining a main component carried by the card in service. An electronic card essentially comprises a connector or connection device allowing the card to be connected inside a device. The operation of electronic components, typically electronic integrated circuits, can be disturbed by the environment in which they evolve, for example the natural or artificial radiative environment or the electromagnetic environment. External aggression causes the creation of parasitic currents by interaction with the constitutive material of the component. These currents can be at the origin of the transient or permanent dysfunction of the component and of the application which uses it.
Pour l'environnement radiatif naturel, ces effets dénommés de façon générique effets singuliers sont créés par des particules. Par exemple, des ions lourds et protons dans l'espace, affectent les équipements électroniques des satellites et des lanceurs. A des altitudes moins élevées où évoluent des avions, on note surtout la présence de neutrons qui créent également des effets singuliers. Sur le sol terrestre, de telles agressions peuvent aussi être rencontrées et affecter les composants électroniques, qu'elles soient dues aux particules de l'environnement naturel, aux particules radioactives
présentes dans des boîtiers, à des problèmes d'immunité, d'intégrité de signal, d'instabilités thermiques et de procédé. Dans la suite du texte, les effets des particules seront plus particulièrement considérés, mais l'invention reste applicable aux mêmes types d'effets créés par des environnements divers et variés.For the natural radiative environment, these effects referred to generically as singular effects are created by particles. For example, heavy ions and protons in space affect the electronic equipment of satellites and launchers. At lower elevations where planes evolve, we note especially the presence of neutrons which also create singular effects. On the earth's surface, such attacks can also be encountered and affect electronic components, whether due to particles in the natural environment, to radioactive particles present in cases, problems of immunity, signal integrity, thermal instabilities and process. In the rest of the text, the effects of particles will be more particularly considered, but the invention remains applicable to the same types of effects created by various and varied environments.
On distingue, de façon usuelle, différents types d'effets singuliers :We distinguish, in the usual way, different types of singular effects:
- les fautes transitoires: un courant transitoire créé par une ionisation provoque soit un courant transitoire qui se propage dans le circuit, soit un basculement d'un ou plusieurs états électriques (dans le cas d'une mémoire ou d'un registre). Dans ce dernier cas l'effet est qualifié de transitoire car, si le contenu de la mémoire ou du registre est réécrit, l'erreur disparaît;transient faults: a transient current created by an ionization causes either a transient current that propagates in the circuit, or a switchover of one or more electrical states (in the case of a memory or a register). In the latter case the effect is called a transient because, if the contents of the memory or the register is rewritten, the error disappears;
- les fautes permanentes nécessitant une intervention non prévue dans le fonctionnement normal de l'application, par exemple une reconfiguration de la logique ou une intervention sur l'alimentation (arrêt puis remise en service). Suite à cette intervention, le composant est de nouveau fonctionnel;- permanent faults requiring intervention not provided for in the normal operation of the application, for example a reconfiguration of the logic or intervention on the power supply (shutdown then return to service). Following this intervention, the component is again functional;
- les effets destructifs conduisant à la mise hors service définitive du composant.- the destructive effects leading to the final decommissioning of the component.
Toutes ces fautes produites dans le composant n'ont pas un effet immédiat ou retardé sur l'application car les différentes ressources du composant ne sont pas forcément utilisées ou sollicitées en même temps. Un problème se présente donc de savoir si une faute produite dans le composant a un effet néfaste sur une application logicielle menée avec ce composant monté sur une carte électronique ou si cette dernière est capable de s'en affranchir.All these faults produced in the component do not have an immediate or delayed effect on the application because the various resources of the component are not necessarily used or solicited at the same time. A problem therefore arises whether a fault produced in the component has a detrimental effect on a software application conducted with this component mounted on an electronic card or if the latter is able to overcome it.
De plus l'architecture de l'équipement ou du système peut offrir une certaine protection. Les applications embarquées présentent donc une certaine tolérance aux fautes qu'il convient de quantifier. Cette quantification n'est pas accessible aujourd'hui. Un certain nombre de méthodes et techniques au niveau matériel, système d'exploitation et logiciel d'application permettent de protéger une application embarquée vis-à-vis des fautes transitoires et permanentes. Elles sont appelées techniques de mitigation. L'invention porte plus spécifiquement sur une méthode permettant l'évaluation et la validation de la tolérance aux fautes des applications et des techniques de mitigation vis-à-
vis des effets transitoires et des effets permanents qui affectent les composants électroniques logiques et analogiques.In addition, the architecture of the equipment or system may offer some protection. Embedded applications therefore have a certain tolerance to faults that must be quantified. This quantification is not accessible today. A number of methods and techniques at the hardware, operating system and application software level protect an embedded application against transient and permanent faults. They are called mitigation techniques. More specifically, the invention relates to a method for evaluating and validating fault tolerance of applications and mitigation techniques vis-à- transient effects and permanent effects that affect logical and analog electronic components.
Un composant électronique peut être constitué, entre autres, d'une partie mémoire utilisateur, d'une partie mémoire nécessaire à sa configuration, de ressources logiques permettant d'effectuer les opérations, de ressources nécessaires à la communication entre les différents blocs logiques et de ressources nécessaires à la communication de ce composant avec son environnement.An electronic component may consist, inter alia, of a user memory part, of a memory part necessary for its configuration, of logical resources making it possible to carry out the operations, of resources necessary for the communication between the different logical blocks and of resources needed to communicate this component with its environment.
Les applications basées sur des composants logiques ou analogiques présentent une certaine tolérance aux fautes, c'est-à-dire que certaines fautes créées au niveau silicium n'auront pas de conséquences visibles sur l'application. Par exemple dans le cas du changement d'état d'une cellule d'une mémoire, si cette cellule n'est pas utilisée par l'application avant d'être réécrite, il n'y aura pas d'erreur induite sur l'application. Il y a donc dans ce cas une différence importante entre le test d'un composant qui révélerait alors un dysfonctionnement et le test d'une application qui, dans les mêmes conditions, ne révélerait pas de dysfonctionnement.Applications based on logical or analog components have a certain fault tolerance, that is to say, certain faults created at the silicon level will not have visible consequences on the application. For example in the case of the change of state of a cell of a memory, if this cell is not used by the application before being rewritten, there will be no error induced on the application. There is therefore in this case a significant difference between the test of a component which would then reveal a malfunction and the test of an application which, under the same conditions, would not reveal a malfunction.
De même dans la logique combinatoire (exemple au cœur d'un microprocesseur), un courant parasite peut se propager dans une suite de portes logiques, et s'atténuer puis disparaître sans jamais être mémorisé par un registre. Cependant, si toutes les applications présentent une certaine tolérance aux fautes, le problème du concepteur est de quantifier cette tolérance afin d'appliquer un juste niveau de mitigation.Likewise in combinatorial logic (example in the heart of a microprocessor), a parasitic current can propagate in a series of logic gates, and attenuate then disappear without being memorized by a register. However, if all applications have a certain tolerance to faults, the problem of the designer is to quantify this tolerance in order to apply a fair level of mitigation.
De nombreuses méthodes de mitigation peuvent être mises en œuvre de manière à limiter, à empêcher, à détecter et/ou corriger les effets que peuvent avoir les fautes transitoires et les fautes permanentes sur l'application.Many mitigation methods can be implemented to limit, prevent, detect and / or correct the effects of transient faults and permanent faults on the application.
Il est ainsi connu des méthodes destinées à détecter et/ou corriger les fautes qui peuvent apparaître dans des circuits logiques afin de prévenir les défaillances de l'application utilisant le composant. On peut, à titre d'exemple, citer les codes de correction d'erreur, qui vont permettre de détecter et corriger une ou plusieurs erreurs. Les codes de correction d'erreur les plus complexes peuvent détecter et corriger plusieurs erreurs simultanées. D'autres techniques de mitigation sont la réécriture périodique des données ou la vérification périodique des données susceptibles d'être
corrompues et suivie de la réécriture de ces données si une erreur est détectée.Methods are thus known for detecting and / or correcting faults that may appear in logic circuits in order to prevent failures of the application using the component. For example, the error correction codes can be used to detect and correct one or more errors. The most complex error correction codes can detect and correct multiple simultaneous errors. Other mitigation techniques are the periodic rewriting of data or the periodic verification of data that may be corrupted and followed by the rewrite of this data if an error is detected.
Il existe également des méthodes au niveau carte, équipement ou système qui ne vont pas corriger ou détecter une faute mais qui vont permettre d'éviter que celle-ci ne mette en défaillance le système. On peut, à titre d'exemple, citer les méthodes de redondance (le plus souvent il s'agit d'une triplication) avec système de vote. Ces méthodes sont basées sur la redondance, qu'elle soit physique, au niveau du nombre de circuits réalisés, ou encore temporelle, de tout ou partie des ressources réalisant les opérations de l'application. Un système de vote, placé en aval, permet, dans l'hypothèse ou une erreur apparaît au niveau d'une des ressources dupliquées, d'éviter que l'erreur ait une conséquence sur la fonction réalisée par le composant ou la carte.There are also methods at the card, equipment or system that will not correct or detect a fault but will prevent it from failing the system. For example, redundancy methods (usually triplication) with a voting system can be mentioned. These methods are based on the redundancy, whether physical, in terms of the number of circuits made, or time, all or part of the resources carrying out the operations of the application. A voting system, downstream, allows, in the event that an error occurs in one of the duplicated resources, to prevent the error has a consequence on the function performed by the component or the card.
Les erreurs multiples sont aussi possibles et de plus en plus fréquentes dans les nouvelles technologies de mémoires. Leur correction demande des codes de correction d'erreur beaucoup plus évolués (type Reed Solomon), pénalisants pour les performances de l'application. Quand cela est possible, des méthodes de séparation physique des ressources sont mises en œuvre pour éviter qu'un événement puisse modifier deux ressources physiquement proches à la fois. Néanmoins, cette séparation nécessite une connaissance parfaite de l'architecture logique du composant qui n'est pas toujours disponible pour le concepteur.Multiple errors are also possible and more and more common in new memory technologies. Their correction requires much more advanced error correction codes (Reed Solomon type), penalizing the performance of the application. When possible, methods for physically separating resources are implemented to prevent an event from modifying two physically close resources at a time. Nevertheless, this separation requires a perfect knowledge of the logical architecture of the component which is not always available for the designer.
Enfin, au-delà du composant, des mitigations peuvent être mises en place au niveau du système d'exploitation, au niveau du logiciel d'application, au niveau de l'architecture de l'équipement électronique, et au niveau supérieur de l'architecture du système global.Finally, beyond the component, mitigations can be implemented at the level of the operating system, at the level of the application software, at the level of the architecture of the electronic equipment, and at the higher level of the global system architecture.
Toutes les méthodes décrites précédemment peuvent être couplées entre elles de manière à optimiser la protection du composant et/ou de la fonction qu'il réalise. Néanmoins, l'implantation de toutes ces méthodes n'est pas aisée car elles sont spécifiques pour un composant et une application donnée. Elles peuvent faire l'objet d'une erreur de réalisation due à leur complexité de mise en œuvre. De plus, leur efficacité n'est pas forcément connue à l'avance. En effet, en fonction de certains paramètres technologiques et en particulier de l'architecture logique du composant, certaines techniques de
mitigation se révéleront inefficaces en cas d'erreurs multiples. Or, du fait de l'intégration des composants électroniques, les erreurs multiples, dues à l'interaction d'une unique particule, prennent une part de plus en plus importante. Ainsi, il est nécessaire d'évaluer l'efficacité des techniques de mitigation mises en œuvre, au niveau composant, au niveau équipement et au niveau système. D'autre part, l'utilisation spécifique d'un composant par une application donnée peut rendre inefficace une technique de mitigation par ailleurs validée.All the methods described above can be coupled together in order to optimize the protection of the component and / or the function that it performs. Nevertheless, the implementation of all these methods is not easy because they are specific for a given component and application. They can be the object of an error of realization due to their complexity of implementation. Moreover, their effectiveness is not necessarily known in advance. Indeed, depending on certain technological parameters and in particular the logical architecture of the component, certain techniques of Mitigation will be ineffective in case of multiple errors. However, due to the integration of electronic components, multiple errors, due to the interaction of a single particle, take an increasingly important part. Thus, it is necessary to evaluate the effectiveness of the mitigation techniques implemented at the component level, the equipment level and the system level. On the other hand, the specific use of a component by a given application may render ineffective an otherwise validated mitigation technique.
Il est connu, dans le document PCT/US2004/022531 , un système basé sur un laser puisé focalisé sur la surface d'un composant électronique pour injecter des fautes dans ce composant électronique et observer la réaction de ses tensions et/ou courants d'alimentation. Cependant, dans ce document, le composant testé n'est pas en situation réelle d'exécuter une application. En outre, pour éviter de soumettre le composant à une agression longue, ce document prévoit de synchroniser l'agression. Enfin, pour assurer la détection vis-à-vis des effets identifiés ci-dessus, des durées d'impulsion longues, au moins supérieures à une microseconde sont prévues. Les mesures ne sont alors pas réalistes.It is known in document PCT / US2004 / 022531, a system based on a pulsed laser focused on the surface of an electronic component to inject faults into this electronic component and observe the reaction of its voltages and / or currents. food. However, in this document, the tested component is not in a real situation of executing an application. In addition, to avoid subjecting the component to a long aggression, this document provides for synchronizing aggression. Finally, to ensure the detection vis-à-vis the effects identified above, long pulse durations, at least greater than a microsecond are provided. The measurements are not realistic.
Dans l'invention présente, pour remédier à ce problème, le composant est monté sur une carte d'utilisation et est en train d'exécuter son application. En outre, le rayonnement laser est focalisé à l'intérieur du composant au niveau des zones qui présentent une sensibilité à l'injection de charges. La carte est intégrée ou non dans un équipement et/ou un système. L'injection des fautes permet de quantifier, en direct ou après analyse, la tolérance aux fautes transitoires et permanentes de l'application, et/ou de valider les techniques de mitigation mises en œuvre pour protéger l'application vis-à-vis de ces mêmes fautes. La répétitivité dans le temps des agressions effectuées par le laser et la brève durée de ces excitations permettent de caractériser de manière réaliste la réaction du composant, alors que l'application s'exécute.In the present invention, to remedy this problem, the component is mounted on a user card and is executing its application. In addition, the laser radiation is focused within the component at the areas that exhibit sensitivity to charge injection. The card is integrated or not in a device and / or a system. The injection of faults makes it possible to quantify, directly or after analysis, the tolerance to transient and permanent faults of the application, and / or to validate the mitigation techniques implemented to protect the application vis-à-vis these same faults. The repetitiveness over time of the aggressions carried out by the laser and the short duration of these excitations make it possible to characterize in a realistic way the reaction of the component, while the application is running.
L'invention a donc pour objet un procédé de test d'une application logicielle mise en œuvre à l'aide d'un composant électronique en circuit intégré dans lequelThe subject of the invention is therefore a method for testing a software application implemented using an integrated circuit electronic component in which
- on mesure la sensibilité de l'application aux fautes induites par les particules énergétiques dans le composant dans une installation de test alors
qu'il est en fonctionnement et qu'il opère l'application,the sensitivity of the application to the faults induced by the energetic particles in the component in a test installation is measured that it is in operation and that it operates the application,
- avec cette installation de test, on met le composant électronique en service fonctionnel et, du fait de cette mise en service, le composant est synchronisé par un signal d'horloge et possède un temps de cycle d'application,with this test installation, the electronic component is put into operational service and, because of this commissioning, the component is synchronized by a clock signal and has an application cycle time,
- un état de service fonctionnel étant différent d'un état de service statique en ce que le composant réalise, en service fonctionnel, une fonction d'application, autre qu'une fonction de logistique interne mise en œuvre en état de service statique, - on excite le composant électronique ainsi mis en service à l'aide d'impulsions d'un rayonnement laser puisé produit par l'installation de test,a functional state of service being different from a static state of service in that the component performs, in functional service, an application function, other than an internal logistics function implemented in a static state of service, the electronic component thus switched on is excited by means of pulses of pulsed laser radiation produced by the test installation,
- le composant reçoit au cours de ce test sur ses entrées des signaux d'entrée variables dans le temps, et produit en correspondance sur ses sorties des signaux de sortie variables dans le temps, - et on mesure un défaut de fonctionnement de l'application opéré par le composant électronique mis en service correspondant à cette excitation,the component receives time-varying input signals during this test on its inputs, and produces output signals that vary over time in correspondence with its outputs, and measures a malfunction of the application operated by the electronic component put into service corresponding to this excitation,
- ce défaut de fonctionnement se matérialisant par des signaux de l'application, variables dans le temps, différents des signaux de l'application, variables dans le temps, attendus. caractérisé en ce que pour cette mesure,- This malfunction is materialized by application signals, variable in time, different from the signals of the application, variable in time, expected. characterized in that for this measurement,
- le composant en circuit intégré est monté sur une carte électronique capable d'opérer l'application,the integrated circuit component is mounted on an electronic card capable of operating the application,
- on place la carte électronique capable de l'application dans l'installation de test,the electronic card capable of the application is placed in the test installation,
- les impulsions d'excitation sont déclenchées par un signal asynchrone ou synchrone de ce signal d'horloge du cycle de l'application.the excitation pulses are triggered by an asynchronous or synchronous signal of this clock signal of the cycle of the application.
- on focalise le rayonnement laser à différentes profondeurs dans le composant, et - on limite la durée des impulsions à une durée inférieure ou égale à une nanosecondethe laser radiation is focused at different depths in the component, and the duration of the pulses is limited to a duration less than or equal to one nanosecond
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont données qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : - Figure 1 : Une représentation schématique d'un dispositif utilisable
pour mettre en œuvre le procédé de l'invention ;The invention will be better understood on reading the description which follows and on examining the figures which accompany it. These are given only as an indication and in no way limit the invention. The figures show: - Figure 1: A schematic representation of a usable device to implement the method of the invention;
- Figure 2 : Un diagramme temporel montrant des signaux d'horloge du composant, des dates d'impulsion du laser de l'invention et des temps de cycle de l'application mise en œuvre; - Figure 3 : Pour une zone d'intérêt selon l'invention, un relevé d'énergie critique pour laquelle des interactions sont critiques, en fonction d'une profondeur de focalisation, et un choix d'énergie d'excitation.- Figure 2: A timing diagram showing the component clock signals, laser pulse dates of the invention and the application cycle times implemented; FIG. 3: For an area of interest according to the invention, a critical energy reading for which interactions are critical, as a function of a depth of focus, and a choice of excitation energy.
La figure 1 montre un dispositif utilisable pour mettre en œuvre le procédé de l'invention. Le but de l'invention est de mesurer les effets d'interactions énergétiques dans un composant électronique 1. Le composant électronique 1 comporte ainsi, d'une manière connue, et présenté à l'envers, un cristal semi-conducteur 2 dans lequel sont réalisées diverses implantations: des caissons et des zones implantées par des impuretés. Des connexions, typiquement métalliques, telles que 3 débouchent sur une interface 4 de connexion du composant électronique 1. La dalle semi- conductrice 2 peut être surmontée par une protection 5, par exemple une métallisation. La protection 5 est située sur une face du cristal 2 opposée à celle où sont réalisées les connexions 3.FIG. 1 shows a device that can be used to implement the method of the invention. The object of the invention is to measure the effects of energy interactions in an electronic component 1. The electronic component 1 thus comprises, in a known manner, and presented upside down, a semiconductor crystal 2 in which are carried out various implantations: caissons and zones implanted by impurities. Connections, typically metallic, such as 3 open on a connection interface 4 of the electronic component 1. The semiconductor plate 2 may be surmounted by a protection 5, for example a metallization. The protection 5 is located on a face of the crystal 2 opposite to the one where the connections 3 are made.
Dans l'invention, pour mesurer les défauts de fonctionnement de l'application opérée par un composant électronique 1 qui serait soumis à des interactions énergétiques, on monte ce composant 1 sur une carte électronique 6 de type circuit imprimé, monocouche ou multicouches. La carte 6 peut-être une carte réelle d'utilisation du composant 1. La carte 6 comporte à cet égard d'autres composants tels que 7 et 8, du type à broches 9 de connexion traversant la carte 6, ou du type à boules de soudure telles que 10 pour composants montés en surface. Dans l'exemple, le composant 1 est lui-même du type composant monté en surface, avec des boules de soudures connectées aux métallisations 3, mais ce n'est pas une obligation.In the invention, to measure the operating defects of the application operated by an electronic component 1 which would be subjected to energetic interactions, this component 1 is mounted on an electronic card 6 of printed circuit, monolayer or multilayer. The card 6 may be an actual card for using the component 1. The card 6 comprises in this respect other components such as 7 and 8, of the 9-pin type of connection crossing the card 6, or of the ball type solders such as for surface mounted components. In the example, the component 1 is itself of the surface-mounted component type, with solder balls connected to the metallizations 3, but this is not an obligation.
La carte 6 possède des composants 7 et 8 utiles à son fonctionnement. Par exemple ces composants sont du type quartz d'horloge, filtres de transmission, composants de découplage, commutateurs ou interrupteurs, voire microcontrôleurs. Le composant 1 peut-être par exemple, un microprocesseur, avec ou sans mémoire associée intégrée ou un composant logique programmable (FPGA). La carte 6 possède un connecteur 11. Dans l'invention, on utilise ce
connecteur 11 pour connecter la carte 6 à l'appareil de test. Le connecteur 11 est relié dans la carte à des pistes telles que 12 menant aux composants 1 , 7 et 8. Les pistes 12 peuvent être réparties dans l'épaisseur 13 de la carte pour une carte électronique de type multicouche. Pour mesurer la sensibilité du composant 1 et de l'application aux particules énergétiques, on utilise un appareil de test. Avec cet appareil, on excite le composant 1 au moyen d'une source laser 14. Cette source laser 14 émet un rayonnement 15 qui vient agresser le composant électronique 1. De manière à favoriser cette agression, de préférence, le composant 1 est soumis à cette agression par sa base 5. De manière à favoriser cette agression, de préférence la protection 5 est ouverte (notamment par processus chimique ou mécanique) dans une fenêtre 16 par laquelle peut pénétrer le rayonnement 15 du laser 14.The card 6 has components 7 and 8 useful for its operation. For example, these components are of the quartz clock type, transmission filters, decoupling components, switches or switches, or even microcontrollers. The component 1 may be for example a microprocessor, with or without integrated associated memory or a programmable logic component (FPGA). The card 6 has a connector 11. In the invention, this card is used connector 11 to connect the card 6 to the test apparatus. The connector 11 is connected in the card to tracks such as 12 leading to the components 1, 7 and 8. The tracks 12 can be distributed in the thickness 13 of the card for a multilayer type electronic card. To measure the sensitivity of the component 1 and the application to the energetic particles, a test apparatus is used. With this apparatus, the component 1 is excited by means of a laser source 14. This laser source 14 emits radiation 15 which attacks the electronic component 1. In order to promote this aggression, preferably the component 1 is subjected to this aggression by its base 5. In order to promote this aggression, preferably the protection 5 is open (in particular by chemical or mechanical process) in a window 16 through which the radiation of the laser 14 can penetrate.
Au moment du test, le composant électronique 1 est relié par son interface 11 à un dispositif d'alimentation et de commande 17. Le dispositif 17 comporte, d'une manière schématique, un microprocesseur 18 relié par un bus 19 de commandes, d'adresses et des données à une mémoire programme 20, à une mémoire de donnée 21 , à l'interface 11 , à la source laser 14 et à un système 32 d'atténuation de l'énergie laser. Le dispositif 17 comporte par ailleurs, schématiquement représenté, un comparateur 22 recevant d'une part sur une entrée de consigne 23 une grandeur électrique attendue et sur une entrée de mesure 24 des signaux électriques de l'application prélevés par l'interface 11 alors que le composant 1 subit les interactions et les excitations du laser 14. Cette partie du dispositif permet d'identifier les défauts de fonctionnement de l'application. La grandeur 23 peut être celle produite par une autre carte identique à la carte 6, synchronisée avec cette dernière, mais qui n'est pas soumise à agression.At the time of the test, the electronic component 1 is connected via its interface 11 to a power supply and control device 17. The device 17 comprises, in a schematic manner, a microprocessor 18 connected by a bus 19 of controls, addresses and data to a program memory 20, to a data memory 21, to the interface 11, to the laser source 14 and to a system 32 for attenuating the laser energy. The device 17 further comprises, schematically represented, a comparator 22 receiving on the one hand on a setpoint input 23 an expected electrical quantity and on a measurement input 24 of the electrical signals of the application taken by the interface 11 while the component 1 undergoes the interactions and excitations of the laser 14. This part of the device makes it possible to identify the operating defects of the application. The size 23 may be that produced by another card identical to the card 6, synchronized with the latter, but which is not subject to aggression.
De manière optionnelle, le dispositif 17 comporte aussi autre un comparateur recevant d'une part sur une entrée de consigne une grandeur électrique du composant attendue et sur une entrée de mesure des signaux électriques prélevés par l'interface 11 dans le composant 1 , alors que ce dernier subit les interactions et les excitations du laser 14. Cette partie optionnelle du dispositif permet d'identifier les fautes du composant 1.Optionally, the device 17 also comprises a comparator receiving on the one hand on a setpoint input an electrical quantity of the expected component and on a measurement input of the electrical signals taken by the interface 11 in the component 1, whereas the latter undergoes the interactions and excitations of the laser 14. This optional part of the device makes it possible to identify the faults of the component 1.
En pratique, il peut y avoir deux comparateurs : un premier comparateur, optionnel, qui permet de mesurer la défaillance du composant
et un deuxième comparateur qui permet de mesurer une défaillance correspondante de l'application. Le premier comparateur peut par exemple comporter un programme pour, après une agression, aller lire une cellule mémoire ou un registre et en vérifier le contenu, alors que cette cellule mémoire ou ce registre ne sont pas sollicités par l'application. Le deuxième comparateur mesure de signaux de sortie de l'application pour vérifier s'ils sont cohérents.In practice, there can be two comparators: a first comparator, optional, which measures the failure of the component and a second comparator which makes it possible to measure a corresponding failure of the application. The first comparator may for example include a program for, after an attack, read a memory cell or a register and check the contents, while this memory cell or register are not requested by the application. The second comparator measures output signals from the application to check if they are consistent.
Les comparateurs peuvent être remplacés par un sous-programme 25 de mesure de la cohérence du signal reçu de l'application et/ou du composant électronique 1 avec un signal attendu. Le fonctionnement de la mesure peut être statique : on teste dans ce cas uniquement des valeurs de potentiels et de courants disponibles sur des plots de l'interface 11. Il est essentiellement dynamique. Dans ce cas, le microprocesseur 18 comporte en outre une horloge qui égrène certaines opérations dont le déroulement doit subir un historique connu, et on mesure si cet historique se reproduit de manière attendue ou s'il présente des anomalies.The comparators may be replaced by a subroutine 25 for measuring the coherence of the signal received from the application and / or the electronic component 1 with an expected signal. The operation of the measurement can be static: it tests in this case only potential values and currents available on the pads of the interface 11. It is essentially dynamic. In this case, the microprocessor 18 further comprises a clock that gathers certain operations whose progress must undergo a known history, and it is measured whether this history is reproduced in an expected manner or if it has anomalies.
La mémoire programme 20 comporte dans ce but un programme 26 de commande de la source laser 14, de ses déplacements XYZ, de sa puissance et de ses instants de déclenchement. La mémoire 20 comporte enfin de préférence un programme 27 de commande du fonctionnement de la carte 6. Selon ce fonctionnement, la carte 6 réalise l'application pour laquelle elle est conçue: traitement des données d'entrées reçues sur ses connexions 3, éventuellement provenant du bus 19, et production de données de sorties pour l'essentiel appliquées sur le bus 19 ou sur les autres composants 7 et 8 de la carte 6. Les deux programmes 26 et 27 peuvent se dérouler de manière simultanée, séquentielle ou asynchrone. Le programme 26 peut tenir compte de phases du programme 27 pour lancer opportunément des excitations à des instants choisis.For this purpose, the program memory 20 comprises a program 26 for controlling the laser source 14, its XYZ displacements, its power and its tripping times. Finally, the memory 20 preferably comprises a program 27 for controlling the operation of the card 6. According to this operation, the card 6 realizes the application for which it is designed: processing the input data received on its connections 3, possibly from of the bus 19, and production of output data substantially applied to the bus 19 or to the other components 7 and 8 of the card 6. The two programs 26 and 27 can take place simultaneously, sequentially or asynchronously. Program 26 may take into account program phases 27 to opportunistically initiate excitations at selected times.
La figure 2 montre un premier diagramme temporel 33 égrenant les impulsions d'une horloge de cadencement du composant 1. Cette horloge peut être portée par la carte 1 ou reliée au bus 19. De préférence ses impulsions sont gérées, au moins prises en compte, par le programme 26. Un deuxième diagramme temporel 34 montre la distribution temporelle des impulsions laser, de courtes durées, telles que 35 émises à des instants 36 à 42 calés ou non par rapport à un signal particulier de l'horloge 33. Un
troisième diagramme temporel 43 montre des phases 44 à 46 d'actions du composant 1. Ces phases d'actions correspondent à des actions, des opérations complexes, de sélection, de calcul, de reformatage, de transmission, de vérification ou autres effectuées par le composant 1 dans le cadre de l'application mise en œuvre avec la carte 16. Un temps de cycle 47 de l'application peut ainsi être défini comme celui pendant lequel une ou des phases de traitement sont exécutées. Selon l'invention, il importe alors que les dates 36 à 42 soient choisies, ou au moins réparties, par rapport à ces cycles de l'application, qui sont différents d'un cycle 48 de l'horloge 33. Ce qui est important est que ces impulsions 35 soient distribuées pendant le cycle 47, et non pas tant qu'elles soient placées à un moment donné par rapport au début 49 ou la fin 50 d'une impulsion quelconque de l'horloge 33.FIG. 2 shows a first temporal diagram 33 meshing with the pulses of a timing clock of component 1. This clock can be carried by card 1 or connected to bus 19. Preferably, its pulses are managed, at least taken into account, by the program 26. A second timing diagram 34 shows the temporal distribution of the laser pulses, short durations, as issued at times 36 to 42 calibrated or not with respect to a particular signal of the clock. third time diagram 43 shows phases 44 to 46 of actions of component 1. These action phases correspond to actions, complex operations, selection, calculation, reformatting, transmission, verification or other carried out by the component 1 in the context of the application implemented with the card 16. A cycle time 47 of the application can thus be defined as the one during which one or more processing phases are executed. According to the invention, it is important then that the dates 36 to 42 are chosen, or at least distributed, with respect to these cycles of the application, which are different from a cycle 48 of the clock 33. What is important is that these pulses 35 are distributed during the cycle 47, and not as long as they are placed at a given time with respect to the start 49 or the end 50 of any pulse of the clock 33.
D'une manière classique il est connu, notamment avec le microprocesseur 18, de déplacer la source 14 dans des directions XY à la surface du cristal 2 à l'aide d'un actionneur 28. En effectuant ce déplacement, il est possible de repérer les localisations d'intérêts où on mesure que les interactions entre le rayonnement 14 et le composant semiconducteur 1 sont les plus fortes, voire deviennent critiques. Mais cette connaissance est insuffisante. Elle ne donne pas de renseignement sur la profondeur.In a conventional manner, it is known, particularly with the microprocessor 18, to move the source 14 in XY directions to the surface of the crystal 2 with the aid of an actuator 28. When carrying out this movement, it is possible to locate locations of interest where it is measured that the interactions between the radiation 14 and the semiconductor component 1 are the strongest, or even become critical. But this knowledge is insufficient. It does not give depth information.
Le trou formé par la fenêtre 16 peut-être plus petit que l'étendue de la dalle 2 du composant 1. La trace de l'impact du rayonnement 15 sur la surface du composant 1 est bien entendu inférieure au trou 16, sinon le balayage en X et Y de la fenêtre 16 serait inutile. Avec une telle technique, on repère des zones d'intérêt dans le composant 1 au sens où ces zones sont les sièges d'interactions néfastes pour le fonctionnement du composant 1 et/ou de l'application. Le but de l'invention est de savoir si le composant va être en un endroit quelconque de sa structure le siège d'une interaction néfaste. Dans l'invention, pour obtenir ce résultat, on a prévu de focaliser le rayonnement laser 15 à l'aide d'un dispositif de focalisation, ici schématiquement représenté par une lentille 29, et de faire varier à l'aide de cette lentille 29 une profondeur de focalisation d'un foyer 30 du rayonnement 15 ainsi focalisé. Par exemple, une profondeur 31 montrée est ici située sous la l'interface 2-5. On tient bien entendu compte de l'indice de réfraction de
cristal 2, différent de l'indice de réfraction de l'air. Ceci n'est pas montré sur la figure 1 où le rayonnement focalisé présente des rayons rectilignes 34. Selon l'invention, pour chaque profondeur de focalisation on mesure les interactions énergétiques du rayonnement sur le composant 1. Le principe de cette mesure est le suivant.The hole formed by the window 16 may be smaller than the extent of the slab 2 of the component 1. The trace of the impact of the radiation on the surface of the component 1 is of course less than the hole 16, otherwise the scanning in X and Y of window 16 would be useless. With such a technique, areas of interest are identified in the component 1 in the sense that these areas are the harmful interaction seats for the operation of the component 1 and / or the application. The object of the invention is to know if the component will be in any place of its structure the seat of a harmful interaction. In the invention, to obtain this result, it has been planned to focus the laser radiation 15 by means of a focusing device, here schematically represented by a lens 29, and to vary with this lens 29 a depth of focus of a focal point 30 of the radiation 15 thus focused. For example, a depth 31 shown here is located under the interface 2-5. Of course, the refractive index of crystal 2, different from the index of refraction of the air. This is not shown in FIG. 1 where the focused radiation has rectilinear rays 34. According to the invention, for each focusing depth, the energy interactions of the radiation are measured on the component 1. The principle of this measurement is as follows .
Une fois que la source laser 14 est placée en regard d'une zone d'intérêt, pour une première focalisation donnée, par exemple sur l'interface 2-5, on ajuste par des commandes transmises à l'atténuateur 32, à l'aide du microprocesseur 18 et du bus 19, le niveau d'atténuation de l'énergie laser et on commande, à l'aide du microprocesseur 18 et du bus 19, la source 14 pour effectuer un impulsion laser. La diminution du niveau d'atténuation de l'atténuateur 32 provoque une croissance de l'énergie du laser. Cette croissance a pour résultat que la puissance laser déposée dans le composant 1 augmente. En pratique, cette administration d'excitations énergétiques est puiséeOnce the laser source 14 is placed opposite an area of interest, for a given first focus, for example on the interface 2-5, is adjusted by commands transmitted to the attenuator 32, to the Using the microprocessor 18 and the bus 19, the attenuation level of the laser energy and control, using the microprocessor 18 and the bus 19, the source 14 to perform a laser pulse. Decreasing the attenuation level of the attenuator 32 causes the laser energy to grow. This growth has the result that the laser power deposited in the component 1 increases. In practice, this administration of energy excitations is drawn
(notamment afin de ne pas échauffer trop fortement le composant par une illumination continue). Afin de rendre réalistes les mesures, on a découvert que l'impulsion devait être très courte, par exemple de l'ordre d'une centaine de picosecondes, voire bien moins, et donc en tous cas de durée inférieure ou égale à une nanoseconde.(especially in order not to overheat the component too strongly by continuous illumination). In order to make the measurements realistic, it has been discovered that the pulse must be very short, for example of the order of a hundred or so picoseconds, and therefore in any case of duration less than or equal to one nanosecond.
En outre, de préférence mais ce n'est pas une obligation, la modification de puissance peut être effectuée pas à pas. Du point de vue expérimental, on part de la valeur d'énergie (de puissance) laser la plus élevée et on la diminue jusqu'à obtenir la valeur critique (mais l'inverse est ainsi possible : partir de la valeur d'énergie la plus faible et l'augmenter progressivement). Pour chaque impulsion on mesure, à la fin de l'impulsion, la cohérence des signaux lus dans le composant 1 et au niveau de l'application par rapport aux signaux attendus. Si cette cohérence est bonne, on diminue l'atténuation. A un moment donné, on obtient une puissance critique, celle pour laquelle, pour la première fois, la réponse électronique de l'application ou du composant 1 n'est plus celle attendue. On note la valeur de cette puissance critique.In addition, preferably but it is not an obligation, the power change can be made step by step. From the experimental point of view, we start from the highest value of laser energy (power) and decrease it until we reach the critical value (but the opposite is possible: from the value of energy the weaker and increase it gradually). For each pulse, at the end of the pulse, the coherence of the signals read in the component 1 and at the level of the application is measured with respect to the expected signals. If this coherence is good, the attenuation is reduced. At a given moment, a critical power is obtained for which, for the first time, the electronic response of the application or component 1 is no longer that expected. We note the value of this critical power.
Puis on change la focalisation de la source laser, par exemple en déplaçant la lentille 29 en direction du composant 1 (ou éventuellement en utilisant une lentille à focale variable), de manière à ce que le foyer 30
pénètre plus avant dans le cristal 2. Pour cette autre position en profondeur de ce foyer 30, on réitère l'opération de croissance (on peut aussi procéder par décroissance) et on obtient une nouvelle valeur de puissance critique. En agissant ainsi, on peut relever une cartographie en profondeur, et non plus seulement en surface, du défaut de fonctionnement du composant électronique 1.Then the focus of the laser source is changed, for example by moving the lens 29 towards the component 1 (or possibly using a lens with variable focal length), so that the focus 30 penetrates farther into the crystal 2. For this further position in depth of this focus 30, the growth operation is repeated (one can also proceed by decay) and a new critical power value is obtained. By acting in this way, it is possible to record a mapping in depth, and no longer only at the surface, of the malfunction of the electronic component 1.
Le faisceau laser est incident par la face arrière, du côté du substrat du composant 1. Le faisceau laser ne pénétrant pas les métallisations, l'irradiation par face arrière est préférable pour révéler toutes les zones sensibles. Le montage sur la carte électronique 6 est donc tout à fait compatible avec la méthode, de même qu'il permet l'ouverture de la fenêtre 16.The laser beam is incident on the back side, on the substrate side of the component 1. As the laser beam does not penetrate the metallizations, the back-side irradiation is preferable to reveal all the sensitive areas. Mounting on the electronic card 6 is therefore fully compatible with the method, as it allows the opening of the window 16.
L'énergie critique correspond, pour une durée donnée d'impulsion, à une puissance critique. Si la courbe de l'énergie critique, dite aussi énergie seuil, est tracée en fonction de la profondeur de focalisation dans la configuration de la figure 1 , elle aura l'allure représentée sur la figure 3. C'est l'exploitation de cette courbe (recherche du minimum) qui fournit la profondeur de la zone sensible de collection. En effet, la zone critique est celle où il faut le moins de puissance au laser 14 pour dérégler le fonctionnement du composant 1.The critical energy corresponds, for a given pulse duration, to a critical power. If the curve of the critical energy, also called threshold energy, is plotted as a function of the depth of focus in the configuration of FIG. 1, it will have the appearance shown in FIG. 3. It is the exploitation of this curve (search for the minimum) that provides the depth of the collection sensitive area. Indeed, the critical zone is that where it takes the least laser power 14 to disrupt the operation of the component 1.
Pour une position d'intérêt, la focalisation du faisceau laser est ajustée de manière à identifier la focalisation pour laquelle le composant présente une sensibilité maximale vis-à-vis d'une impulsion laser. Cette sensibilité maximale est obtenue lorsque l'énergie laser nécessaire pour provoquer la défaillance est minimale. Cette opération est effectuée pour une position d'intérêt mais peut également être répétée de manière systématique sur toutes les positions de la cartographie laser ou éventuellement pour des positions choisies aléatoirement. Par exemple, figure 3, pour une position donnée en XY, on a mesuré qu'une énergie minimale 51 était nécessaire à une profondeur 52 pour provoquer une défaillance. A toute autre profondeur, il faut une énergie laser supérieure à l'énergie 51. Ainsi, le minimum de la courbe expérimentale caractérisant l'évolution de l'énergie seuil en fonction de la profondeur de focalisation, correspond bien à la profondeur à laquelle est enterrée la zone sensible. Ensuite, pour une énergie laser supérieure à cette énergie minimale,
donc supérieure à cette énergie 51 , le faisceau laser est déplacé par rapport au composant, de manière connue ou aléatoire, sur tout ou partie de la surface de ce dernier, sur tout ou partie de sa profondeur, pendant tout ou partie des phases 44 à 46. Pour un certain nombre de positions et pour des instants 36 à 42, un tir laser est effectué, synchronisé ou non par rapport à un signal 33 et une vérification est effectuée sur le système de test pour voir si une ou plusieurs défaillances (fautes au sein du composant ou défauts de fonctionnement de l'application) ont eu lieu.For a position of interest, the focus of the laser beam is adjusted to identify the focus for which the component has a maximum sensitivity to a laser pulse. This maximum sensitivity is achieved when the laser energy required to cause the failure is minimal. This operation is performed for a position of interest but can also be systematically repeated on all positions of the laser map or possibly for randomly selected positions. For example, Fig. 3, for a given XY position, it was measured that a minimum energy 51 was required at a depth 52 to cause a failure. At any other depth, a laser energy higher than the energy 51 is required. Thus, the minimum of the experimental curve characterizing the evolution of the threshold energy as a function of the depth of focus corresponds to the depth at which it is buried the sensitive area. Then, for a laser energy higher than this minimum energy, therefore greater than this energy 51, the laser beam is displaced relative to the component, in known or random manner, over all or part of the surface of the latter, over all or part of its depth, during all or part of the phases 44 to 46. For a number of positions and for times 36 to 42, a laser shot is made, synchronized or not with respect to a signal 33 and a check is made on the test system to see if one or more failures (faults within the component or malfunctions of the application) have occurred.
Il est nécessaire d'utiliser un laser pour lequel le matériau étudié du composant 1 ne soit pas transparent (par mécanisme d'absorption linéaire ou non linéaire). Dans le cas de l'absorption linéaire, l'énergie du photon laser doit être supérieure à la barrière de potentiel, à la bande interdite du semiconducteur. Dans le cas du silicium, il faut que la longueur d'onde du laser soit plus petite que 1 ,1 micromètre. Ainsi, le minimum de la courbe expérimentale caractérisant l'évolution de l'énergie seuil en fonction de la profondeur de focalisation, correspond bien à la profondeur à laquelle est enterrée la zone sensible.It is necessary to use a laser for which the studied material of the component 1 is not transparent (by linear or nonlinear absorption mechanism). In the case of linear absorption, the energy of the laser photon must be greater than the potential barrier at the forbidden band of the semiconductor. In the case of silicon, it is necessary that the wavelength of the laser is smaller than 1.1 micrometer. Thus, the minimum of the experimental curve characterizing the evolution of the threshold energy as a function of the depth of focus, corresponds to the depth at which the sensitive zone is buried.
Si ses propriétés sont bien choisies, de même que les particules, un laser puisé et focalisé permet d'ioniser localement et de façon transitoire le semi-conducteur constituant des composants électroniques, induisant des fautes transitoires ou permanentes dans le composant opérant l'application. Pour cela le laser doit posséder une longueur d'onde permettant la génération de charges (par mécanisme d'absorption linéaire ou non linéaire) dans le matériau constitutif du composant. Le mécanisme d'absorption non linéaire correspond à une excitation à plusieurs photons. Plusieurs photons sont absorbés simultanément par le matériau semi conducteur. La somme d'énergie de ces photons est suffisante pour déclencher la faute. L'avantage de ce dernier mécanisme est de permettre une meilleure résolution spatiale, en profondeur dans le composant et dans le plan de ce composant. Une localisation plus précise de l'impact multi photonique permet alors de caractériser plus exactement le fonctionnement de l'application par rapport aux agressions.If its properties are well chosen, as well as the particles, a pulsed and focused laser makes it possible to ionize locally and transiently the semiconductor constituting electronic components, inducing transient or permanent faults in the component operating the application. For this, the laser must have a wavelength allowing the generation of charges (by linear or non-linear absorption mechanism) in the constituent material of the component. The nonlinear absorption mechanism corresponds to a multi-photon excitation. Several photons are simultaneously absorbed by the semiconductor material. The energy sum of these photons is sufficient to trigger the fault. The advantage of this last mechanism is to allow a better spatial resolution, in depth in the component and in the plane of this component. A more precise location of the multi-photon impact makes it possible to characterize more precisely the operation of the application with respect to the aggressions.
Par exemple, dans le cas de l'absorption linéaire dans le silicium, la longueur d'onde du laser doit être inférieure à 1.1 μm. Le laser est utilisé préférentiellement en mono impulsion ou synchronisé par rapport à un signal
du composant ou de l'application sous test. Un système d'optique est utilisé pour focaliser le rayonnement laser au niveau des zones actives du composant. Enfin, il existe sur le chemin optique du faisceau laser un système permettant de modifier l'énergie du laser. Ce système possède une interface qui permet son pilotage depuis un ordinateur.For example, in the case of linear absorption in silicon, the wavelength of the laser must be less than 1.1 μm. The laser is preferably used in mono pulse or synchronized with respect to a signal the component or application under test. An optics system is used to focus the laser radiation at the active areas of the component. Finally, there exists on the optical path of the laser beam a system for modifying the energy of the laser. This system has an interface that allows its control from a computer.
Tous les éléments peuvent être pilotés pour permettre l'automatisation du test.All elements can be controlled to allow the automation of the test.
Les positions et les instants des tirs laser peuvent être choisis aléatoirement pour reproduire l'impact de particules de l'environnement naturel ou non, ou bien au contraire soigneusement ajustés afin de localiser les positions spatiales et temporelles mettant en faute le composant et provoquant un défaut de fonctionnement de l'application. De même en chaque position l'énergie laser peut être ajustée et la même position est testée à nouveau jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de faute mesurée et/ou de défaut de fonctionnement de l'application observé, ce qui permet d'effectuer une cartographie de la sensibilité du composant et de l'application qui lui est associée. .The positions and times of the laser shots can be chosen randomly to reproduce the impact of particles of the natural environment or not, or on the contrary carefully adjusted to locate the spatial and temporal positions by faulting the component and causing a defect operation of the application. Similarly in each position the laser energy can be adjusted and the same position is tested again until there is no more measured fault and / or malfunction of the observed application, which allows you to map the sensitivity of the component and the application associated with it. .
Cette procédure peut être effectuée pour le composant et l'application pour lesquels aucune technique de mitigation n'a été appliquée ainsi que pour le composant et l'application pour lesquels une technique de mitigation a été appliquée. La comparaison des deux mesures prouve l'effet de la mitigation. Si l'application opérée par le composant présente un défaut de fonctionnement, on met en œuvre la mitigation et on recommence. Cette procédure peut être effectuée sur un composant isolé dans une carte 6 et sur lequel une application est embarquée, ou sur un composant 1 inclus dans une carte 6, elle-même incluse dans son environnement réel.This procedure can be performed for the component and application for which no mitigation technique has been applied as well as for the component and application for which a mitigation technique has been applied. The comparison of the two measures proves the effect of the mitigation. If the application made by the component has a malfunction, the mitigation is implemented and started again. This procedure can be performed on an isolated component in a card 6 and on which an application is embedded, or on a component 1 included in a card 6, itself included in its real environment.
Le tableau 1 ci après montre les différentes opérations de vérification et de mesure qui peuvent être lancées selon le présent procédé. Le symbole O signifie oui, le symbole N signifie non.
Tableau 1Table 1 below shows the various verification and measurement operations that can be started according to the present method. The symbol O means yes, the symbol N means no. Table 1
En fonction des résultats délivrés par le dispositif de test en réponse à ces opérations dans les situations A a L, les conclusions à en tirer en matière de validité du test, de validité du composant et ou de l'application logicielle testée sont les suivantes.Based on the results delivered by the test device in response to these operations in situations A to L, the conclusions to be drawn regarding the validity of the test, the validity of the component and or the tested software application are as follows.
Situation A : Augmenter l'énergie et recommencerSituation A: Increase energy and start again
Situation B : Sans objetSituation B: Not applicable
Situation C: Obtention de la cartographie spatiale et temporelle des défaillances au niveau du composant et de l'application, identification des localisations spatiales et temporelles responsables des défaillances du composant et de l'application et observation exhaustive des modes de défaillance, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre
de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation C: Achievement of spatial and temporal mapping of component and application failures, identification of spatial and temporal locations responsible for component and application failures, and comprehensive observation of failure modes, cross section measurement component dynamics (number laser firing failure), as well as measurement of the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures)
Situation D : Obtention de la cartographie spatiale des défaillances au niveau du composant - cartographie spatiale et temporelle des défaillances au niveau de l'application, identification des localisations spatiales et temporelles responsables des défaillances de l'application - Identification des localisations spatiales responsables des défaillances du composant, observation exhaustive des modes de défaillance spatialement, et observation exhaustive temporellement des modes de défaillance de l'application, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation D: Obtain spatial mapping of component-level failures - spatial and temporal mapping of application-level failures, identification of spatial and temporal locations responsible for application failures - Identification of spatial locations responsible for failures in the application component, comprehensive observation of the failure modes spatially, and temporally exhaustive observation of application failure modes, dynamic cross section measurement of the component (number of laser firing failures), as well as measurement of the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures)
Situation E : Obtention de la cartographie spatiale et temporelle des défaillances au niveau du composant -cartographie spatiale des défaillances de l'application Identification des localisations spatiales et temporelles responsables des défaillances du composant, identification des localisations spatiales responsables des défaillances de l'application, observation exhaustive des modes de défaillance spatialement, et observation statistique temporellement, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation E: Obtaining the spatial and temporal mapping of component-spatial deficiencies of application failures Identification of spatial and temporal locations responsible for component failures, identification of spatial locations responsible for application failures, observation comprehensive spatial failure modes, and temporal statistical observation, dynamic component cross section measurement (laser firing failure count), as well as dynamic cross section measurement of the application (number of laser firing failures)
Situation F : Obtention de la cartographie spatiale des défaillances au niveau du composant et de l'application Identification des localisations spatiales responsables des défaillances du composant et de l'application, observation exhaustive des modes de défaillance spatialement, et observation statistique temporellement, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser) Situation G : Obtention de la cartographie temporelle des défaillances au niveau du composant et de l'application, identification des localisations temporelles responsables des défaillances du composant et de l'application, observation exhaustive temporellement des modes de défaillance, et observation statistique spatialement, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi
que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation F: Obtaining spatial mapping of component and application failures Identification of spatial locations responsible for component and application failures, comprehensive observation of the failure modes spatially, and temporal statistical observation, section measurement component dynamic efficiency (number of laser firing failures), as well as measurement of the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures) Situation G: Fault mapping of the component and component application, identification of temporal locations responsible for component and application failures, temporally exhaustive observation of failure modes, and spatially statistical observation, dynamic cross section measurement of the component (number of laser firing failures), as well as as measured by the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures)
Situation H : Obtention de la cartographie temporelle des défaillances au niveau de l'application, identification des localisations temporelles responsables des défaillances de l'application, observation exhaustive temporellement des modes de défaillance de l'application et observation statistique spatialement, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation H: Achievement of time mapping of application-level failures, identification of temporal locations responsible for application failures, temporally exhaustive observation of application failure modes and spatial statistical observation, dynamic cross section measurement the component (number of laser firing failures) as well as measurement of the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures)
Situation I : Obtention de la cartographie temporelle des défaillances au niveau du composant, identification des localisations temporelles responsables des défaillances du composant, observation exhaustive temporellement des modes de défaillance du composant et observation statistique spatialement, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation I: Providing temporal mapping of component-level failures, identification of temporal locations responsible for component failures, temporally exhaustive observation of component failure modes, and spatially statistical observation, component dynamic cross section measurement (number of failures by laser firing), as well as measurement of the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures)
Situation J : Observation statistique temporellement et spatialement des modes de défaillance du composant et de l'application, similaire à ce qui est obtenu lors des tests sous accélérateur de particules, mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser), mesure de section efficace dynamique du composant (nombre de défaillance par tir laser), ainsi que mesure de la section efficace dynamique de l'application (nombre de défaillance par tir laser)Situation J: Statistical and temporal statistical observation of component and application failure modes, similar to that obtained during particle accelerator tests, dynamic cross section measurement of the component (number of laser firing failures), as well as measuring the dynamic cross section of the application (number of laser firing failures), dynamic cross section measurement of the component (number of laser firing failures), as well as measuring the dynamic cross section of the application ( number of laser firing failures)
Situation K : Accumulation des défaillances dans le composant, les erreurs multiples ne sont pas identifiées, mesure du nombre de défaillances composant requises pour provoquer une défaillance de l'application, en fonction de l'instant du tir par rapport au cycle de l'application, mesure de la section efficace statique du composant (nombre total de défaillance par rapport au nombre total de tirs laser) et mesure de la section efficace statique de l'application (nombre total de défaillance par rapport au nombre total de tirs laser)
Situation L : Accumulation des défaillances dans le composant, les erreurs multiples ne sont pas identifiées, mesure de la section efficace statique de l'application (nombre total de défaillance par rapport au nombre total de tirs laser)
Situation K: Accumulation of failures in the component, multiple errors are not identified, measure the number of component failures required to cause application failure, depending on the timing of the firing versus the application cycle , measurement of the static cross section of the component (total number of failures compared to the total number of laser shots) and measurement of the static cross section of the application (total number of failures compared to the total number of laser shots) Situation L: Accumulation of failures in the component, multiple errors are not identified, static cross section measurement of the application (total number of failures compared to the total number of laser shots)
Claims
REVENDICATIONS
1 - Procédé de test d'une application logicielle mise en œuvre à l'aide d'un composant (1 ) électronique en circuit intégré dans lequel - on mesure la sensibilité de l'application aux fautes induites par les particules énergétiques dans le composant dans une installation de test (17) alors qu'il est en fonctionnement et qu'il opère l'application (44-46),1 - A method of testing a software application implemented using an integrated circuit electronic component (1) in which the sensitivity of the application to the faults induced by the energetic particles in the component is measured. a test facility (17) while in operation and operating the application (44-46),
- avec cette installation de test, on met (27) le composant électronique en service fonctionnel et, du fait de cette mise en service, le composant est cadencé par un signal d'horloge (33) avec un temps de cycle (47) de l'application,with this test installation, the electronic component is put into operational service and, because of this commissioning, the component is clocked by a clock signal (33) with a cycle time (47) of application,
- un état de service fonctionnel étant différent d'un état de service statique en ce que le composant réalise, en service fonctionnel, une fonction d'application, autre qu'une fonction de logistique interne, - on excite le composant électronique ainsi mis en service à l'aide d'impulsions d'un rayonnement (15) laser puisé produit par l'installation de test,a functional state of service being different from a static state of service in that the component performs, in functional service, an application function, other than an internal logistics function, the electronic component thus energized is excited; pulsed laser radiation (15) pulsed laser produced by the test facility,
- le composant reçoit au cours de ce test sur ses entrées (3) des signaux d'entrée variables dans le temps, et produit en correspondance sur ses sorties (3) des signaux de sortie variables dans le temps,the component receives, during this test on its inputs (3), time-varying input signals and correspondingly outputs on its outputs (3) variable output signals over time,
- et on mesure (22) un défaut de fonctionnement de l'application opéré par le composant électronique mis en service correspondant à cette excitation,and measuring (22) a malfunction of the application operated by the electronic component put into service corresponding to this excitation,
- ce défaut de fonctionnement se matérialisant par des signaux de l'application, variables dans le temps, différents des signaux de l'application, variables dans le temps, attendus (23). caractérisé en ce que pour cette mesure,- This malfunction is materialized by application signals, variable in time, different from the signals of the application, variables in time, expected (23). characterized in that for this measurement,
- le composant en circuit intégré est monté sur une carte électronique (16) capable d'opérer l'application, - on place la carte électronique capable de l'application dans l'installation de test,the integrated circuit component is mounted on an electronic card (16) capable of operating the application, the electronic card capable of application is placed in the test installation,
- les impulsions d'excitation sont déclenchées par un signal synchrone ou asynchrone (36-42) de ce signal d'horloge, et/ou du cycle de l'application. - on focalise (29) le rayonnement laser à différentes profondeurs (Z)
dans le composant, etthe excitation pulses are triggered by a synchronous or asynchronous signal (36-42) of this clock signal, and / or the cycle of the application. - focusing (29) the laser radiation at different depths (Z) in the component, and
- on limite la durée des impulsions à une durée inférieure ou égale à une nanosecondethe duration of the pulses is limited to a duration less than or equal to one nanosecond
2 - Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que - sur une application opérée par un composant et qui présente des défauts de fonctionnement à l'issue d'un test mené selon ce procédé, - on met en œuvre une mitigation,2 - Method according to claim 1, characterized in that - on an application operated by a component and which has malfunctions at the end of a test conducted according to this method, - it implements a mitigation,
- et on réitère les étapes de test pour vérifier l'efficacité de cette mitigation. 3 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce queand the test steps are repeated to verify the effectiveness of this mitigation. 3 - Process according to one of claims 1 to 2, characterized in that
- le temps de cycle par rapport auquel l'excitation laser est déclenchée est celui de la réalisation d'une opération complexe par le composant. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce quethe cycle time with respect to which the laser excitation is triggered is that of the realization of a complex operation by the component. 4 - Process according to one of claims 1 to 3, characterized in that
- on focalise le rayonnement laser à différentes profondeurs dans le composant pour une localisation d'intérêtthe laser radiation is focused at different depths in the component for a location of interest
- on recherche la focalisation (37) pour laquelle le composant présente une sensibilité maximale,the focus (37) for which the component has a maximum sensitivity is sought,
- cette sensibilité maximale est obtenue lorsque l'énergie laser nécessaire pour provoquer une faute est minimale (36),this maximum sensitivity is obtained when the laser energy required to cause a fault is minimal (36),
- et on agresse ensuite différents endroits du composant avec une énergie laser supérieure à cette énergie minimale. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce queand then different parts of the component are attacked with a laser energy higher than this minimum energy. 5 - Process according to one of claims 1 to 4, characterized in that
- pour une profondeur donnée on fait varier (32), de préférence par pas, la puissance du laser,for a given depth, the power of the laser is varied, preferably in steps,
- et on détermine une puissance critique du laser au delà de laquelle l'interaction devient critique.and a critical power of the laser beyond which the interaction becomes critical is determined.
6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que6 - Process according to one of claims 1 to 5, characterized in that
- on excite le composant par une face d'une dalle (2) de ce composant, cette face étant de préférence opposée à celle sur laquelle sont effectuées des implantations d'impuretés, ce composant possédant des
métallisations (3) du côté opposé à cette dalle.the component is excited by a face of a slab (2) of this component, this face preferably being opposite to that on which impurity implantations are carried out, this component having metallizations (3) on the side opposite this slab.
7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que7 - Process according to claim 6, characterized in that
- on fait un petit trou (16) dans une protection (5) de la dalle du composant, au minimum de façon à atteindre le silicium, - ce petit trou étant de surface inférieure à une surface totale de la dalle du composant,a small hole (16) is made in a protection (5) of the slab of the component, at least so as to reach the silicon, this small hole being of surface less than a total surface of the slab of the component,
- ce petit trou étant de surface supérieure à la trace d'un impact du rayonnement laser sur le composant.this small hole being of greater surface than the trace of an impact of the laser radiation on the component.
8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que8 - Process according to one of claims 1 to 7, characterized in that
- on mesure l'interaction en comparant un signal de sortie du composant ou de la carte à une valeur attendue, ou on compare une action engendrée par la carte à une action attendue, etthe interaction is measured by comparing an output signal of the component or the card with an expected value, or comparing an action generated by the card with an expected action, and
- on détecte (25) les conditions dans lesquelles cette comparaison (22) n'est plus conforme à un critère (23).the conditions under which this comparison (22) no longer satisfies a criterion (23) are detected (25).
9 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que9 - Process according to one of claims 1 to 8, characterized in that
- l'énergie du photon laser de la source laser est supérieure à la valeur de la bande interdite du composant semi-conducteur ou si l'énergie du photon est inférieure à la valeur de la bande interdite du composant semiconducteur, on met en œuvre un système d'absorption multiphoton.the energy of the laser photon of the laser source is greater than the value of the forbidden band of the semiconductor component or if the energy of the photon is less than the value of the forbidden band of the semiconductor component, a multiphoton absorption system.
10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que10 - Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that
- la source laser provoque une absorption simultanée de plusieurs photons dans le matériau semi conducteur.the laser source causes simultaneous absorption of several photons in the semiconductor material.
11 - Dispositif de mise en œuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 10.
11 - Device for implementing the method according to one of claims 1 to 10.
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