考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法EI北大核心CSCD

工艺尺寸的降低导致组合电路对软错误的敏感性越发突出,由负偏置温度不稳定性(NBTI)效应引起的老化现象越发不容忽视.为了准确地评估集成电路在其生命周期不同阶段的软错误率,提出一种考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法.首先通过对节点输出逻辑进行翻转来模拟故障注入,并搜索考虑扇出重汇聚的敏化路径;再基于单粒子瞬态(SET)脉冲在产生过程中展宽的解析模型对初始SET脉冲进行展宽,使用NBTI模型计算PMOS晶体管阈值电压增量并映射到PTM模型卡;最后使用考虑老化的HSPICE工具测量SET脉冲在门单元中传播时的展宽,并将传播到锁存器的SET脉冲进行软错误率计算.在考虑10年NBTI效应的影响下,与不考虑NBTI效应的软错误率评估方法相比的实验结果表明,该方法能够平均提高15%的软错误率计算准确度.     

考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法

工艺尺寸的降低导致组合电路对软错误的敏感性越发突出,由负偏置温度不稳定性(NBTI)效应引起的老化现象越发不容忽视.为了准确地评估集成电路在其生命周期不同阶段的软错误率,提出一种考虑NBTI效应的组合电路软错误率计算方法.首先通过对节点输出逻辑进行翻转来模拟故障注入,并搜索考虑扇出重汇聚的敏化路径;再基于单粒子瞬态(SET)脉冲在产生过程中展宽的解析模型对初始SET脉冲进行展宽,使用NBTI模型计算PMOS晶体管阈值电压增量并映射到PTM模型卡;最后使用考虑老化的HSPICE工具测量SET脉冲在门单元中传播时的展宽,并将传播到锁存器的SET脉冲进行软错误率计算.在考虑10年NBTI效应的影响下,与不考虑NBTI效应的软错误率评估方法相比的实验结果表明,该方法能够平均提高15%的软错误率计算准确度.     

组合逻辑电路的软错误率自动分析平台

为在设计阶段快速评估集成电路的软错误率,以指导高可靠集成电路的设计,提出一种适用于组合逻辑电路和时序逻辑电路组合逻辑部分的快速软错误率自动分析平台HSECT-ANLY.采用精确的屏蔽概率计算模型来分析软错误脉冲在电路中的传播;用向量传播和状态概率传播的方法来克服重汇聚路径的影响,以提高分析速度;使用LL(k)语法分析技术自动解析Verilog网表,使分析过程自动化,且使得本平台可分析时序电路的组合逻辑部分.开发工作针对综合后Verilog网表和通用的标准单元库完成,使得HSECT-ANLY的实用性更强.对ISCAS'85和ISCAS'89 Benchmark电路进行分析实验的结果表明:文中方法取得了与同类文献相似的结果,且速度更快,适用电路类型更多,可自动分析电路的软错误率并指导高可靠集成电路的设计.     

可编程器件的选择性双模冗余加固方法

针对现有FPGA加固方法开销过大的问题,提出一种利用逻辑门对故障的屏蔽效应进行选择性加固的双模冗余方法.首先建立待加固电路的查找表结构模型,根据故障的传播概率按电路结构依次计算每个查找表的故障敏感度;然后将故障敏感度高的查找表进行双模冗余,并根据要屏蔽的故障类型在冗余后的查找表输出端添加"与","或"逻辑进行表决;最后对加固后的电路进行故障注入,验证加固效果.对MCNC测试集电路的实验结果表明,与现有方法相比,在同等开销下,文中方法对故障的屏蔽效果更显著;全冗余时,该方法可将故障平均减少84.3%,对于apex2,spla等大电路则能减少超过97%.     

基于AADL的失效概率分配及安全性评估方法

当代航空系统是复杂的安全关键信息物理融合系统（cyber-physical system，简称CPS）.失效概率分配是民用航空系统及设备初步系统安全性评估过程的重要工作，AADL（architecture analysis and design language）适用于航电系统的设计开发，对AADL模型实施失效概率分配和安全性评估是不可或缺的.提出了基于AADL的失效概率分配方法，可将系统失效概率分配给子构件，作为其安全性需求.该方法综合考虑系统架构设计、模型复杂度和严酷度（severity）等级.通过结合失效概率分配方法和确定性随机Petri网（deterministic stochastic Petri-net，简称DSPN），进一步提出了基于AADL的安全性评估方法，将系统的AADL模型转换为DSPN模型，以计算子构件的失效概率，并评估子构件是否满足安全性需求，直到设计出满足安全性目标的架构模型.最后给出了失效概率分配方法与安全性评估方法的实现算法和工具结构，并通过将所提出的方法应用到飞行控制系统，表明所提方法能够有效地完成失效概率分配和安全性评估.     

一种基于失效传播模型的危害分析方法

嵌入式实时系统越来越多地应用于交通、航空、核能等安全关键环境。尽管系统设计可能没有任何缺陷,但由于物理组件的磨损或环境的突变而导致的随机故障在运行时仍可能导致系统发生危险。目前基于失效传播模型的危害分析方法要么仅考虑失效传播时间,要么仅考虑失效概率,缺少综合分析失效传播时间及失效概率对危害分析的影响。时间失效传播图TFPGs模型用于建模安全关键系统设计阶段中失效传播过程,该模型包含失效传播时延建模。考虑到失效传播路径的不确定对危害发生的概率影响,提出了一种危害分析方法,用概率 时间失效传播图P-TFPGs模型建模失效传播过程,并基于该模型设计了一种分析 危害发生时间与发生概率之间关系的方法;最后,给出了一个案例来说明方法的可行性。     

增强组合电路脉冲窄化效应的软错误率优化布局方法

为了提高芯片抗辐照性能,提出了一种基于电荷共享效应的组合电路软错误率优化布局方法.首先减少已有quenching单元对间距以增强脉冲窄化效应;然后通过插入和交换操作增加电路中quenching单元对数量,以提高电路发生脉冲窄化效应的概率;最后实现了一个组合电路软错误率优化布局及评估平台,可自动地完成布局及软错误率评估.模拟结果表明,该方法可以减小最终被捕获的脉冲宽度,减少14%~26%的软错误率.     

高定时精度的双屏蔽电容式脉冲传感器的设计

基于叶尖定时测振原理,设计了用于叶尖定时测量的双屏蔽电容式脉冲传感器,并结合预处理电路建立了传感器的控制论模型,对电路系统的带宽计算做了优化.理论计算与仿真表明,该脉冲传感器带宽大、响应快;同时实验结果也表明,传感器具有很高的信噪比和很强的抗干扰能力,能够满足高精度叶尖定时传感器的要求.     

基于差错传播概率矩阵的时序电路软错误可靠性评估

在深亚微米及纳米级集成电路设计过程中,电路的可靠性评估是非常重要的一个环节.该文提出了一种基于差错传播概率矩阵(Error Propagation Probability Matrix,EPPM)的时序电路软错误可靠性评估方法,即先将逻辑门和触发器在当前时钟周期对差错的传播概率用4种EPPM表示,再利用自定义的矩阵并积运算计算多周期情况下的差错传播概率,最后结合二项分布的特点计算时序电路的可靠度.用ISCAS' 89基准电路为对象进行实验,结果表明所提方法是准确和有效的.     

基于EPTM模型的电路信号可靠性概率的计算方法

电路元件在工作时很容易受到外界信息的干扰,如电磁、噪声、辐射等,在设计电路信号最初阶段有必要计算出电路信号的可靠性概率。传统的计算方法为故障注入方法与解析模型方法,但是这两种方法在投入成本和计算精度上都不能满足人们的要求。基于EPTM模型提出了一种新的电路信号可靠性计算方法,介绍了计算步骤,并对每一步进行了具体解析,实践证明给出的方法能够精确且快速地实现对电路信号可靠性的概率评估,提高设计阶段电路拓扑结构的效率,降低故障发生的概率,值得推广使用。