[发明专利]一种单粒子多位翻转监测系统

说明书

技术领域

本发明的一种单粒子多位翻转监测系统，属于空间辐射效应及加固技术领域。

背景技术

随着半导体制造工艺和技术水平的不断提高，超大规模集成电路(VLSI)的特征尺寸(Feature Size)越来越小，其栅长度、节点尺寸、深度、氧化层厚度等都相应减小，同时，pn结临界电荷也大大下降；另一方面，随着半导体工艺的不断发展，VLSI的工作频率越来越高，工作电压也越来越低。这些变化都使电子器件对单粒子效应表现出了更强的敏感性。

目前，单粒子效应是影响航天器电子系统性能的重要因素之一，直接影响航天器在轨效能的发挥以及安全性能。如今，为了满足航天器高性能、强功能的发展需求，大多数航天器应用了集成度更高半导体器件，由于超大规模集成电路pn结单粒子效应敏感区的不断减小和存储密度的不断增大，使得空间单个高能粒子可能诱发两个甚至多个节点的敏感区发生翻转(即：单粒子多位翻转，MBU)，导致单粒子多位翻转发生的几率不断增大，可能对器件造成的影响越来越严重，对航天器电子设备的效能发挥以及在轨安全等带来一定程度的影响。于是，需对地面单粒子多位翻转的评价手段进行不断完善，以满足航天器技术不断发展的需求。为此，本发明设计了一种单粒子多位翻转的监测系统，该系统具有较高的数据读取速度、较低的误判率特点，可用于地面电子器件的单粒子多位翻转试验评价。

发明内容

本发明的目的是：针对现有单粒子多位翻转监测系统的不足（数据量大，数据读取速度慢，误判率高），设计了一种单粒子多位翻转监测系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

本发明的一种单粒子多位翻转监测系统，主要由上位机、高速测控单元、高可靠监测单元、被测存储器六部分组成，其中高可靠监测单元包括高速缓冲接口、比对监测器、存储器回读控制器、测控单元回读控制器、数据缓存器、测控单元接口，其逻辑连接关系如图1所示。

所述单粒子多位翻转监测系统的连接关系如下：

上位机和高速测控单元连接，经测控单元接口后分别与存储器回读控制器和测控单元回读控制器连接；存储器回读控制器经高速缓冲接口与被测存储器连接，同时经数据缓存器后与比对监测器连接；测控单元回读控制器经数据缓存器后与比对监测器连接；同时比对监测器与测控单元接口连接；所述单粒子多位翻转监测系统的工作过程如下：

首先，上位机通过高速测控单元向被测存储器中写入初始数据，并在高速测控单元存储备份数据；然后在上位机的控制指令下，高速测控单元通过测控单元接口对被测存储器发出监测指令，实时监测被测存储器数据和相应存储单元的地址；接着在存储器回读控制器的回读控制指令下，将被测存储器的数据和地址经高速缓冲接口送到数据缓存器；同时，测控单元回读控制器从高速测控单元读取备份数据送到数据缓存器；最后，比对监测器从数据缓存器中按“逻辑页”读取数据并进行并行比对，若发生了单粒子多位翻转，则将单粒子翻转数和相应存储单元的地址进行统计，并通过测控单元接口上传到上位机进行显示和保存。

所述的监测系统还包括电流监测单元，电流监测单元分别与高速测控单元和被测存储器连接；电流监测单元实时监测被测存储器的工作电流，并经高速测控单元将工作电流值上传到上位机进行显示、保存。

所述的监测系统还包括温度监测单元，温度监测单元分别与高速测控单元和被测存储器连接；温度监测单元实时监测被测存储器的工作温度，并经高速测控单元将工作温度值上传到上位机进行显示、保存。

其中被测存储器的存储单元采用以下方法进行数据存储：首先对被测存储器的存储单元按“页地址”进行逻辑分组，即：将内部所有存储单元按每页2KBytes大小划分，那么存储单元的逻辑地址可表示为“页地址+页内地址”；若记同一页n内同一字节单元i的内部相对偏移地址为j，那么存储阵列中该存储单元的逻辑地址可用数组d（n，i，j）表示，经上述处理后所有的存储单元按逻辑页排列。

其中高速测控单元通过测控单元接口对存储器回读控制器实时发出监测指令，通过存储器回读控制器对被测对象的页数据，采用页并行读取的方式进行读取，并存入数据缓存器中，同时，高可靠监测单元在高速测控单元的指令下，从高速测控单元的备份存储器中读取整页的原始数据并存入数据缓存器；接着在比对监测器中进行数据比对，当数据出现比对不一致时，即可判断发生了单粒子翻转，若出现连续两个或者多个存储单元发生了比对不一致，则说明发生了单粒子多位翻转，统计并记录翻转数及翻转地址。

其中判断数据是否发生翻转及统计翻转数和地址的具体方法如下：