[发明专利]SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及单粒子监测技术领域，特别涉及一种SRAM（静态随机存储器）型FPGA单粒子功能性中断的监测系统及方法。

背景技术

FPGA（Field－Programmable Gate Array，即现场可编程门阵列）在空间辐射环境下易遭受TID效应（总剂量效应）、SEE效应（单粒子效应）等效应的影响。SEFI（单粒子功能性中断）是指质子或重离子入射时引起器件的控制逻辑出现故障，进而中断正常的控制功能，表现为单个高能粒子入射FPGA后，导致FPGA器件自动复位重启、不能配置、不能回读等现象。

目前美欧等国家和地区的FPGA生产制造技术在国际上遥遥领先，主要的FPGA生产公司在推出通用的高性能FPGA的同时，也对抗辐射器件(如单粒子翻转、单粒子功能性中断等方面)投入了巨大的科研力度，这些公司不仅开发出多代军品级别产品，还生产出经过严格抗辐射性能研究的专用于空间技术的FPGA。

随着我国航天空间工程取得巨大成功，我国已跻身空间技术大国的行列，与此同时由于空间技术发展的需要，我国也越来越关注以FPGA为代表的高端IC在空间领域应用的可靠性和安全性。而国内的FPGA技术和单粒子研究比国际先进水平还有很大的提升空间。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何提供一种SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测系统及方法，以监测和记录FPGA发生单粒子功能性中断的状态，进而有效避免器件出现功能中止。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供一种SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测系统，其包括：试验板、效应测试单元和远程监测单元；

所述试验板，采用FPGA，放置在真空靶室内，用于接收辐照；

所述效应测试单元，设置在所述真空靶室外部，连接所述试验板，用于监测所述试验板的单粒子功能性中断现象；

所述远程监测单元，连接所述效应测试单元，用于远程控制所述效应测试单元。

优选地，所述真空靶室为T4真空靶室。

优选地，所述试验板通过真空转接头连接所述效应测试单元。

优选地，所述远程监测单元通过50米网线连接所述效应测试单元。

本发明还提供一种SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测方法，其包括步骤：

A：设置初始LET值的重离子束流对试验板进行辐照；

B：调整所述试验板的状态，判断所述试验板是否出现以下现象：

监测电流增大，出现功能丢失，在未断电的情况下重新加载配置程序后功能回读正常；或者，

监测电流正常，出现所述功能丢失，在未断电或者断电的情况下重新加载配置程序后功能回读正常；

如果是，记录所述试验板发生一次单粒子功能性中断；否则，认为所述试验板未发生单粒子功能性中断；

C：判断所述试验板是否满足以下条件：单粒子功能性中断的次数达到预定次数，或者入射粒子总注量达到预定注量；如果是，执行步骤D；否则，执行步骤B；

D：判断根据试验结果是否可以拟合得到σ~LET曲线，如果是，拟合得到σ~LET曲线，结束流程；否则，调整重离子束流的LET值，然后执行步骤B。

优选地，所述步骤A中，所述试验板被设置在T4真空靶室内接受辐照。

优选地，所述步骤B中，所述试验板的状态包括静态和动态两种。

优选地，所述步骤B中，所述功能丢失包括：上电复位功能丢失，和/或SelectMAP端口的读或者写功能丢失，和/或帧地址寄存器功能丢失，和/或全局信号功能丢失，和/或回读功能丢失，和/或擦洗功能丢失。

优选地，所述步骤C中，所述预定次数为100次。

优选地，所述步骤C中，所述预定注量为10⁷ions/cm²。

（三）有益效果

本发明的所述SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测系统及方法，通过重离子束流对试验板进行辐照，并且采用计算机监测试验板出现单粒子功能性中断的现象，然后拟合得到σ~LET曲线，进而可以对FPGA在各种空间环境中的SEFI率进行预测，能够有效避免器件在空间辐射环境下出现功能中止，在航天领域具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例所述SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测系统的结构示意图；

图2是本发明实施例所述SRAM型FPGA单粒子功能性中断的监测方法流程图；