9.2.5 电子系统抗辐射加固设计量化评估技术

9.2.5 电子系统抗辐射加固设计量化评估技术

1)系统总剂量试验验证方法

总剂量试验一般采用地面辐射源进行地面等效试验。在确定模拟源、标准与规范、需要测试的参数等之后,开展试验,以获得有效的试验数据。

2)系统单粒子效应试验验证方法

(1)单粒子加速器辐照试验。地面高能粒子模拟是指采用粒子加速器提供的高能重离子、质子、中子源等对半导体器件进行辐射,以诱发单粒子效应。这也是目前最常用的单粒子效应研究与设计验证方法。

(2)故障注入诱发模拟方法。它是针对星载计算机的FDIR功能和性能测试验证非常好的补充。它一方面可以分析星载计算机各单机的软错误敏感性,根据分析结果采用不同的FDIR措施,可以以合理的性能开销获得较好的加固性能;另一方面也可以验证相应的FDIR设计技术的有效性。故障注入诱发模拟方法主要是从功能上模拟系统故障,进而验证加固设计的有效性。

3)电子系统抗SEFI性能量化评估技术

(1)系统仿真平台搭建。对于单粒子效应来说,地面加速器试验得到的系统辐射效应和真实空间环境具有较高的等效性,但目前受到试验机时的限制,很难全面覆盖系统常态和异常状态。对于超大规模集成电路,网表级仿真虽然忽略了数字电路的布局布线,但是仍然和电路辐射效应有较高的等效性,并且其仿真速度不足以支撑运行软件的系统仿真。指令级仿真速度最高,却只能模拟程序员可见寄存器的故障仿真注入。因此近年来多采用微体系结构仿真技术。

微体系结构级是介于网表级和指令级仿真之间的层次,它忽略了网表中描述的大多数组合逻辑,但保留了绝大多数的级间时序逻辑和存储单元(包括寄存器文件、高速缓存、内存页查找表等),进而保留了处理器内部的信息流特性,可用于模拟处理器内部信息流上发生的辐射效应。多数处理器提供了内部微体系结构标准,方便了微体系结构辐射效应仿真的建模过程,同时也能确保模型与实际处理器的吻合。

(2)单粒子效应仿真模拟方法。单粒子效应仿真模拟方法多采用故障注入仿真技术。仿真模型既可以模拟单粒子翻转效应,也可以模拟单粒子瞬态效应。一般而言,注入故障的脉宽等于系统的时钟周期时,可以模拟单粒子翻转。而电路中发生单粒子瞬态效应时,其脉冲宽度远远小于电路工作的系统时钟周期;当注入故障的时长远远小于系统时钟周期时,该模型可用于模拟单粒子瞬态效应。因此,为了区分注入故障属于哪一类型,系统在进行仿真时应当可以控制注入故障的时长。