超大规模FPGA的单粒子效应脉冲激光测试方法
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(1. 工业和信息化部 电子第五研究所 电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室, 广州 510610;2. 华南理工大学 电子与信息学院, 广州510641 )

作者简介:

刘宇翔(1995-),男(满族),河南西峡人,硕士研究生,研究方向为数字电路设计。 张战刚(1986-),男(汉族),河南洛阳人,高级工程师,博士,从事半导体器件辐射效应研究工作。通讯作者,E-mail:zhangzhangang@vip.ceprei.com。 ·电路与系统设计·超大规模FPGA的单粒子效应脉冲激光测试方法 刘宇翔1,2, 张战刚1, 杨凯歌1, 雷志锋1, 黄 云1, 恩云飞1 (1. 工业和信息化部 电子第五研究所 电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室, 广州 510610; 2. 华南理工大学 电子与信息学院, 广州510641 )摘 要: 建立了一种28 nm HPL硅工艺超大规模SRAM型FPGA的单粒子效应测试方法。采用静态测试与动态测试相结合的方式,通过ps级脉冲激光模拟辐照实验,对超大规模FPGA进行单粒子效应测试。对实验所用FPGA的各敏感单元(包括块随机读取存储器、可配置逻辑单元、可配置存储器)的单粒子闩锁效应和单粒子翻转极性进行了研究。实验结果证明了测试方法的有效性,揭示了多种单粒子闩锁效应的电流变化模式,得出了各单元的单粒子效应敏感性区别。针对块随机读取存储器、可配置逻辑单元中单粒子效应翻转极性的差异问题,从电路结构方面进行了机理分析。 关键词: FPGA;单粒子效应;脉冲激光;辐照测试;单粒子翻转极性 中图分类号:TN406;V417+.6 文献标识码:A

通讯作者:

中图分类号:

TN406;V417+.6

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(11505033)


Single Event Pulse Laser Testing Method of Ultra-Scale FPGA
Author:
Affiliation:

(1.Key Laboratory of Reliability Physics and Application Technology of Electronic Component,Fifth Research Institute of Ministry of Industry and Information Technology, Guangzhou 510610, P. R. China;2. College of Electronics and Information Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, P. R. China)

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    建立了一种28 nm HPL硅工艺超大规模SRAM型FPGA的单粒子效应测试方法。采用静态测试与动态测试相结合的方式,通过ps级脉冲激光模拟辐照实验,对超大规模FPGA进行单粒子效应测试。对实验所用FPGA的各敏感单元(包括块随机读取存储器、可配置逻辑单元、可配置存储器)的单粒子闩锁效应和单粒子翻转极性进行了研究。实验结果证明了测试方法的有效性,揭示了多种单粒子闩锁效应的电流变化模式,得出了各单元的单粒子效应敏感性区别。针对块随机读取存储器、可配置逻辑单元中单粒子效应翻转极性的差异问题,从电路结构方面进行了机理分析。

    Abstract:

    A testing method on single event effects (SEE) of ultra-scale FPGA based on 28 nm HPL silicon technology was established. Through the combination of static and dynamic testing, the ps level pulsed Laser simulation experiment was carried out to test the SEE of ultra-scale FPGA. Single event latch-up and single event upset of various sensitive modules (including BRAM, CLB and CM) were investigated. The tested results proved the effectiveness of the testing method, revealed several current-changing patterns of single event latch-up, and compared the difference of SEE’s sensitivity between different modules. The difference of SEE’s polarity between block random access module and configurable logic module was elaborated on the level of circuit structure.

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  • 收稿日期:2017-08-26
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  • 在线发布日期: 2018-12-12
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