一種適用于fpga的可靠性評估方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種適用于FPGA的可靠性評估方法和裝置，包括：對于每個待評估的線路故障，識別它所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合，所述敏化輸入向量是可激活所述待評估的線路故障的輸入向量，所述線路故障為線路上的固定v故障，v為邏輯值。進一步地，所述可靠性評估方法還可以包括：對于每個待評估的線路故障，識別它所對應(yīng)的失效輸入向量的集合，所述失效輸入向量是故障能夠傳播到電路輸出，造成錯誤輸出邏輯值的輸入向量。其中，采用邏輯值X代表0或1，精簡輸入向量。本發(fā)明能夠快速準確地得出FPGA中各種線路故障被激活的概率。進一步地，本發(fā)明能夠快速準確地得出FPGA中各種線路故障的故障傳播概率，進而快速準確地對FPGA電路進行可靠性評估。
【專利說明】—種適用于FPGA的可靠性評估方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電路可靠性評估【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說，本發(fā)明涉及一種適用于FPGA的可靠性評估方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]SRAM型FPGA是目前市場上主流的FPGA電路結(jié)構(gòu)，它在航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域均得到廣泛的應(yīng)用。但是，SRAM型FPGA在高能粒子的轟擊下，容易發(fā)生軟錯誤，既可能改變FPGA電路配置比特，造成電路拓撲邏輯錯誤，也可能改變FPGA觸發(fā)器存儲的邏輯值，導(dǎo)致電路運行狀態(tài)錯誤。隨著芯片制造工藝的不斷進步，芯片特征尺寸越來越小，軟錯誤發(fā)生所需的高能粒子轟擊能量隨之降低，導(dǎo)致FPGA的軟錯誤發(fā)生率也越來越大。因此，在設(shè)計過程中，通常要對FPGA (例如SRAM型FPGA)進行可靠性評估，進而指導(dǎo)可靠性優(yōu)化。
[0003]FPGA可靠性評估方法主要分為兩類:基于硬件模擬的可靠性評估和基于軟件模擬的可靠性評估?；谟布M的可靠性評估需要使用輻照等硬件設(shè)備，將FPGA芯片放置于輻照環(huán)境中，模擬FPGA芯片的實際工作環(huán)境，然后觀察并分析FPGA芯片受到高能粒子轟擊后的故障發(fā)生情況，從而評估出FPGA芯片的可靠性。這種方法需要價格高昂的設(shè)備，而且一般用于在電路設(shè)計后期評估可靠性。在電路設(shè)計前期，則難以通過硬件模擬的方式來指導(dǎo)電路可靠性優(yōu)化。
[0004]基于軟件模擬的可靠性評估僅通過軟件程序模擬FPGA電路發(fā)生故障的情況，無需搭建硬件輻照平臺，且在電路網(wǎng)表生成后即可進行可靠性評估，所以能在電路設(shè)計初期為可靠性優(yōu)化提供有 效的指導(dǎo)。因此，F(xiàn)PGA可靠性評估主要使用基于軟件模擬的方法。
[0005]目前，基于軟件模擬的可靠性評估主要采用的指標是軟錯誤率SER(SoftErrorRate)。SER的計算公式如下:
^Fault
[0006]
【權(quán)利要求】
1.一種適用于FPGA的可靠性評估方法，包括下列步驟:1)對于每個待評估的線路故障，識別它所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合，所述敏化輸入向量是可激活所述待評估的線路故障的輸入向量，所述線路故障為線路上的固定v故障，v為邏輯值；2)根據(jù)所述步驟1)獲得的各待評估的線路故障所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合評估FPGA的可靠性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟1)包括下列子步驟:11)首先獲取輸入線路故障所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合；12)基于步驟11)所得的輸入線路故障的敏化輸入向量的集合，以及代表FPGA電路中各邏輯單元的查找表，自電路輸入級向電路輸出級推導(dǎo)其它線路故障的敏化輸入向量的集口 ο
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟11)還包括:用精簡敏化向量表示敏化輸入向量的集合，所述精簡敏化向量由1、0、χ組成，其中X表示相應(yīng)位的邏輯值既可為0也可為1 ;所述步驟12)還包括:基于步驟11)所得的輸入線路故障的精簡敏化向量，以及代表FPGA電路中各邏輯單元的查找表，通過精簡敏化向量的邏輯計算，自電路輸入級向電路輸出級推導(dǎo)其它線路故障的精簡敏化向量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟12)中，對于每個查找表，根據(jù)其輸入端的精簡敏化向量，通過邏輯計算獲得其輸出端的精簡敏化向量，邏輯計算中按下列運算規(guī)則分別計算向量每一位上的邏輯值:0 η Ο=Ο、ΟΠ1=0、ο η χ=ο、ιηο=0、? η ι=ι、ι η χ=ι、χ η ο=ο、χ η ι=ι、χ η χ=χ,ο υ ο=ο、ο υ ι=χ、ο υ χ=χ、1 υ 0=Χ、1 υ 1=1,1 υ χ=χ、χ υ ο=χ、χ υ 1=Χ、Χ υ χ=χ。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟2)還包括:對于每個待評估的線路故障，基于代表FPGA電路中各邏輯單元的查找表，在步驟1)得到的敏化輸入向量的集合中識別出失效輸入向量的集合，所述失效輸入向量是在所述線路故障時，會導(dǎo)致FPGA電路的輸出邏輯值錯誤的輸入向量。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟2)包括下列子步驟:21)針對輸出線路故障，根據(jù)其精簡敏化向量獲得其失效輸入向量的集合；所述失效輸入向量的集合用精簡失效向量表示，所述精簡失效向量由1、0、χ組成，其中X表示相應(yīng)位的邏輯值既可為0也可為1 ;22)基于步驟21)所得的輸出線路故障的精簡失效向量，以及步驟1)所得的各線路故障的精簡敏化向量，以及代表FPGA電路中各邏輯單元的查找表，自電路輸出級向電路輸入級推導(dǎo)其它線路故障的精簡失效向量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟22)中，所述自電路輸出級向電路輸入級的推導(dǎo)為逐級推導(dǎo)，對于任何一個查找表，根據(jù)已知的查找表，該查找表輸入和輸出線路上故障的精簡敏化向量，以及該查找表輸出上故障的精簡失效向量，通過邏輯計算推導(dǎo)出該查找表各輸入線路故障的精簡失效向量，邏輯計算中按下列運算規(guī)則分別計算向量每一位上的邏輯值:0 η ο=ο、ΟΠ1=0ν ο η χ=ο、I DO 0.1 η ι=ι、I η χ=ι、X η ο=ο、χ η ι=ι、χ η χ=χ,ο υ ο=ο、ο υ ι=χ、ο υ χ=χ、I U O=XU U 1=1、I U X=X, X U 0=Χ, X U I=X, X U χ=χ。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，所述步驟I)之前還包括步驟:a)根據(jù)目標FPGA電路的特點，為該目標FPGA電路限定待評估故障和輸入向量的范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的適用于FPGA的可靠性評估方法，其特征在于，還包括下列步驟: 3)根據(jù)所獲得的各個待評估線路故障所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合和/或失效輸入向量的集合，綜合評估目標FPGA電路的可靠性。
10.一種適用于FPGA的可靠性評估裝置，包括: 敏化識別模塊，用于識別每個待評估的線路故障所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合，所述敏化輸入向量是可激活所述待評估的線路故障的輸入向量，所述線路故障為線路上的固定V故障，V為邏輯值；以及 評估模塊，用于根據(jù)所述敏化識別模塊獲得的各待評估的線路故障所對應(yīng)的敏化輸入向量的集合評估FPGA的可靠性。
【文檔編號】G06F17/50GK103646129SQ201310594897
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月22日
【發(fā)明者】黃柯衡, 葉靖, 胡瑜, 李曉維 申請人:中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所