一种适用于PUF可靠性提升的微弱延时测试方案

受环境变化和老化的影响,物理不可克隆函数(PUF)会呈现输出不可靠的问题,这会降低它们在识别和认证应用中的接受度。改善PUF可靠性的现有方法包括更好的结构设计、后处理误差校正、不匹配选择等,但这些方法在测试时间和设计开销方面成本较高。因此,提出了一种针对PUF映射单元的稳定性测试方案。基于量化竞争路径延时差异的测试策略,通过识别和筛选掉使PUF结果不稳定的映射单元,选择性映射到合适的片(Slice)上,在SRAM型FPGA上实现了一个低资源开销、高可靠性的SR-Latch PUF。实验结果表明,PUF单元被紧凑地映射进一个Slice,其资源开销较小。当温度变化为20℃~80℃、电压波动为0.8~1.2 V时,在三个FPGA平台进行多次重复测试,没有检测到不可靠的PUF位,可靠性达到100%。     

基于混合三模冗余的容忍双点翻转锁存器

随着集成电路工艺的飞速发展,电路内部节点对于高能粒子入射的敏感性急速增大,锁存器中辐射效应引起的软错误急剧增多.进入90 nm工艺以后,电荷共享导致的双点翻转已经成为影响可靠性的严重问题.为此,基于混合三模冗余机制,提出2种加固锁存器结构:TMR-2D1R锁存器和TMR-1D2R锁存器.传统的三模冗余锁存器包括3个同构的D-latch和1个表决器;TMR-2D1R锁存器包括2个D-latch,1个RHM单元和1个表决器,可以部分容忍双点翻转;TMR-1D2R锁存器包括1个D-latch,2个RHM单元和1个表决器,可以完全容忍双点翻转.与相关加固锁存器进行比较的结果表明,TMR-1D2R锁存器在延迟、功耗、面积和加固性能等方面取得了较好的折中.     

基于边沿延时翻转的绑定前硅通孔测试方法

硅通孔（Through-Silicon Via,TSV）在制造过程中发生开路和短路等故障会严重影响3D芯片的可靠性和良率,因此对绑定前的TSV进行故障测试是十分必要的.现有的绑定前TSV测试方法仍存在故障覆盖不完全、面积开销大和测试时间大等问题.为解决这些问题,本文介绍一种基于边沿延时翻转的绑定前TSV测试技术.该方法主要测量物理缺陷导致硅通孔延时的变化量,并将上升沿和下降沿的延时分开测量以便消除二者的相互影响.首先,将上升沿延时变化量转化为对应宽度的脉冲信号;然后,通过脉宽缩减技术测量出该脉冲的宽度;最后,通过触发器的状态提取出测量结果并和无故障TSV参考值进行比较.实验结果表明,本文脉宽缩减测试方法在故障测量范围、面积开销等方面均有明显改善.     

单粒子四点翻转自恢复加固锁存器设计

为了容忍日益严重的单粒子多点翻转,提出了一种能够容忍单粒子四点翻转的加固锁存器——QNURL(quadruple node upset recovery latch).该锁存器包含40个同构的双输入反相器,形成5×8的阵列结构,构建了多级过滤的容错机制.通过有效地利用双输入反相器的单粒子过滤特性,当任意4个内部状态节点同时发生翻转时,都可以被多级过滤机制消除,自动恢复到正确值. PTM 32 nm工艺下的仿真结果表明,与现有的4种单粒子多点翻转加固锁存器综合比较,该锁存器的单粒子四点翻转自恢复比率高达100%,延迟平均降低了86.02%,功耗延迟积(powerdelayproduct,PDP)平均降低了78.94%,功耗平均增加了59.09%,面积平均增加了4.63%.文章最后对结构进行了衍生,提出了容忍N点翻转的(N (10)1)'2N结构框架.     

改性核桃壳在砂浆中的应用

目的 通过对核桃壳进行改性,降低其亲水性、吸水率和微生物降解,改善含核桃壳砂浆的工作性能和耐久性能;增强核桃壳与水泥浆的界面结合,提升含核桃壳砂浆的力学性能。方法 首先,分别用不同浓度的硅烷偶联剂KH560、不同浓度的钛酸酯偶联剂和不同热解温度对破碎核桃壳进行改性处理。然后,用扫描电镜观察改性前后核桃壳表观形貌的变化,用傅里叶红外光谱表征改性前后核桃壳官能团的变化。其次,分别测试改性前后核桃壳静态接触角和吸水率的变化,观察核桃壳与砂浆在界面处的结合情况。最后,用核桃壳部分替代标准砂制备得到砂浆,分别测试各组砂浆的流动度、抗压强度、抗折强度。结果 改性后核桃壳的静态接触角由104.9°分别增加为135.9°（KH组）、133.3°（TO组）和128.5°（TI组）。偶联剂用量越大,核桃壳的吸水率越小。KH组核桃壳1 h和24 h的最小吸水率分别为17.6%和25.5%,分别比对照组低43.6%和35.6%;TI组核桃壳1 h和24 h的最小吸水率分别为17.6%和28.7%,分别比对照组低43.6%和27.5%;TO组核桃壳1 h和24 h的最小吸水率分别为17.5%和34.3%,分别比...     

基于量子元胞自动机的5输入择多门设计与应用

随着量子元胞自动机(quantum-dot cellular automata, QCA)电路复杂度不断上升,传统的3输入择多门逐渐无法满足现有的需求.为了在减少QCA电路的逻辑深度的同时降低开销,提出一种5输入择多门以实现高效的单层QCA电路.首先将输入元胞进行分散排列,通过中间元胞相连,保证5输入择多门的逻辑正确性;然后根据元胞电子间库仑作用力确定输出元胞的位置,构造出一种低功耗的5输入择多门;最后基于所提出的择多门设计一种D触发器,其具有低复杂度和低开销等特点.采用QCADesigner和QCADesigner-E工具对所提设计的功能、性能和功耗进行评估,结果表明,与现有的结构相比,所提出的5输入择多门不仅总功耗平均减少约57%,而且实现了高极化的输出;所提出的触发器总功耗减少约78%,复杂性、面积和延迟分别降低约35%, 28%和28%.     

硫酸盐干湿循环下聚乙烯醇纤维增强珊瑚混凝土力学性能研究

为了研究聚乙烯醇纤维增强珊瑚混凝土(PVARCC)在硫酸盐干湿循环作用下的力学性能变化规律,测试了不同干湿循环次数下PVARCC的质量、抗压强度和抗折强度.结果表明:随着侵蚀次数的增加,各PVARCC质量都逐渐增大,而抗压强度、抗折强度、折压比则呈现先增长后降低的趋势;同时在不同干湿循环次数下,掺量为2％的PVARCC在15、30、50、90次干湿循环下的强度变化分别为7.95％、11.32％、0.09％、-9.26％,对比其他3组变化幅度较小,证明了掺入合适量的聚乙烯醇纤维是提高珊瑚混凝土力学性能的有效措施.     

缓解电路NBTI效应的改进门替换技术

纳米工艺水平下,负偏置温度不稳定性(negative bias temperature instability,NBTI)成为影响集成电路可靠性的关键性因素。NBTI效应会导致晶体管阈值电压增加,老化加剧,最终导致电路时序违规。为了缓解电路的NBTI效应,引入考虑门的时延关键性的权值识别关键门,通过比较关键门的不同扇入门替换后的时延增量,得到引入额外时延相对较小的双输入的需要替换的门,最后进行门替换。对基于45 nm晶体管工艺的ISCAS85基准电路实验结果显示,在电路时序余量为5%时,应用本文改进的门替换方法电路时延改善率为41.23%,而面积增加率和门替换率分别为3.17%和8.99%,明显优于传统门替换方法。     

硅灰和骨料对混凝土耐高温性能的影响

混凝土暴露在高温下,其组成材料经历不同的体积变化与损伤时就会产生裂纹使得耐久性能与力学性能降低,胶凝材料与粗骨料在其中起着重要作用。在此对比掺入10%硅灰和采用碎石、页岩陶粒对混凝土高温后强度损失的影响与形貌变化。高温后持续荷载下的徐变至关重要,所以还对比了不同骨料类型与荷载对混凝土徐变的影响。结果表明：400℃后混凝土强度明显下降,硅灰的掺入增大了强度降幅。轻骨料混凝土的残余抗压强度在高温下远高于常规混凝土,且内部由于热膨胀应力的缓解出现了较少的裂缝。当施加恒载时,500℃以下轻骨料混凝土变形大,超过500℃,普通混凝土变形高于轻骨料混凝土。     

基于内建自测的软错误与老化在线检测

负偏置温度不稳定性为主的老化会造成时序违规故障及软错误故障。为此,提出软错误与老化在线检测器(SEAOS)。在器件正常工作的情况下,在线检测上述2种故障。复用并发内建逻辑块观察器,使得硬件开销不超过30%。实验结果表明,在0.18 μm工艺尺寸下,与经典检测结构相比,SEAOS有较好的检测能力,且硬件开销较少。