FPGA軟錯誤防護方法研究.pdf

1、基于SRAM結構的FPGA(SRAM-based FPGA)，自從問世以來一直不斷向大規(guī)模，高密度，低功耗方面發(fā)展，已達到Virtex-7系列的千萬門規(guī)模，憑借這些優(yōu)勢，SRAM型FPGA在星載設備方面?zhèn)涫苋藗冴P注；但其FPGA的邏輯門電路都是動態(tài)加載到SRAM中，其中配置位占FPGA存儲單元的比重在99％以上；在輻射環(huán)境下，相比于ASIC、基于反熔絲結構的FPGA等，SRAM型FPGA更容易受到單粒子效應,尤其是單粒子翻轉效應(sin

2、gle-event upset,SEU)的影響。如何提高設備的抗單粒子翻轉可靠性已經(jīng)成為SRAM-based FPGA系統(tǒng)設計時必須重點考慮的問題。
　　本文通過對常見防護方法的防護效果、代價進行建模、理論分析、數(shù)據(jù)分析，進而期望為工程實踐中防護方法的選擇提供參考。主要工作分為如下三個方面：
　　1、將空間高能粒子對器件輻射抽象為泊松過程，在此基礎上對常用的抗單粒子翻轉防護方法：三模冗余防護方法、周期刷新防護方法以及漢明碼防

3、護方法，在理論上推導分析，并對防護前、后抗單粒子翻轉可靠性進行定性對比分析。
　　2、針對整個FPGA工程采用某種單一的防護方法進行防護，代價過大，于是對其按照一定規(guī)則劃分為可以獨立綜合映射模塊，分析各個模塊的抗單粒子翻轉可靠性，對易出錯模塊進行防護，以達到用最小的代價換取性能最大限度提升。所以，對FPGA工程按照一定規(guī)則劃分為模塊，針對于模塊實現(xiàn)以下5種防護方法：基于模塊的三模冗余防護方法；以犧牲速度為代價提高可靠性的基于模塊的