[發明專利]一種組合邏輯電路單粒子翻轉效應傳播規律的分析方法

有效

• 申請號: 201910310367.6
• 申請日: 2019-04-17
• 公開（公告）號: CN110119539B
• 公開（公告）日: 2022-12-06
• 發明（設計）人: 郭曉強;陳偉;趙雯;丁李利;王勛;張鳳祁;羅尹虹;陳榮梅;曹良志
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究所
• 主分類號: G06F30/327
• 分類號: G06F30/327;G06F30/33
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王少文

為了克服現有獲得單粒子翻轉的錯誤狀態在邏輯電路中的傳播規律方法成本高、效率低的技術問題，本發明提供了一種組合邏輯電路單粒子翻轉效應傳播規律的分析方法，通過局部建模結合統計方法來分析單粒子翻轉效應在組合邏輯電路中的傳播規律，適用于任意大規模數字集成電路中的組合邏輯電路單粒子翻轉效應傳播敏感性分析，成本低，效率高。

技術領域

本發明屬于集成電路輻射效應領域，涉及一種利用電路真值表開展組合邏輯電路單粒子翻轉效應傳播規律的分析方法。

背景技術

輻射環境中的單個高能粒子，穿過電子器件及電路敏感區域后，通過電離作用產生的大量電子-空穴對，被器件及電路內部電場收集，導致器件輻射損傷，統稱為單粒子效應。

單粒子效應類型主要有單粒子翻轉(SEU)、單粒子瞬態(SET)和單粒子功能中斷(SEFI)等。單粒子翻轉是高能粒子入射后導致器件邏輯狀態翻轉的現象；單粒子瞬態是高能粒子入射后導致產生異常脈沖信號的現象；單粒子功能中斷是由于單粒子翻轉和單粒子瞬態在電路中傳播，導致邏輯電路不能完成規定的邏輯功能的現象。由于輸入輸出的邏輯關系存在，并非所有的翻轉均會產生邏輯功能錯誤。

現代數字邏輯電路可劃分為時序邏輯電路和組合邏輯電路。時序邏輯電路存在記憶單元，易發生單粒子翻轉效應，當效應產生的狀態翻轉傳遞到后級電路時，可引發模塊電路的單粒子功能中斷效應。組合邏輯電路不存在記憶單元，易發生單粒子瞬態效應，當效應產生的瞬態脈沖傳遞到后級電路時，可直接引發模塊電路的單粒子功能中斷效應，也可通過后級時序邏輯電路錯誤鎖存后，間接引發模塊電路的單粒子功能中斷效應。

隨著集成電路工藝節點的縮小，電路的拓撲結構更加復雜，單粒子翻轉的錯誤狀態在邏輯電路中的傳播規律對于科學評價電路的抗輻射性能以及確定抗輻射加固方案和策略具有重要指導意義。現有的單粒子翻轉錯誤狀態在邏輯電路中的傳播規律是通過邏輯仿真方法分析，要求完整的電路建模和長周期的邏輯仿真才能實現，成本高，效率低。

發明內容

為了克服現有獲得單粒子翻轉的錯誤狀態在邏輯電路中的傳播規律方法成本高、效率低的技術問題，本發明提出了一種組合邏輯電路單粒子翻轉效應傳播規律的分析方法，通過該方法的分析，能夠獲得前級時序邏輯電路單粒子翻轉狀態錯誤會引發后級時序邏輯電路狀態錯誤的幾率，即單粒子效應傳遞的敏感性。

本發明的技術解決方案是：

一種組合邏輯電路單粒子翻轉效應傳播規律的分析方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：

步驟1：從數字邏輯電路網表中獲取多個相對獨立的組合邏輯子電路；

步驟2：以多輸入單輸出的原則，將其中一個組合邏輯子電路拆分為多個組合邏輯電路模塊，分別記為組合邏輯電路模塊一、組合邏輯電路模塊二……組合邏輯電路模塊K；

步驟3：計算步驟2構建的組合邏輯電路模塊一的真值表，真值表中應包含所有可能狀態的輸入項和與輸入項所對應的輸出項；

步驟4：根據評估的單粒子效應類別，建立組合邏輯電路模塊一的敏感狀態傳遞向量列表：

4.1】根據評價單粒子效應的要求，確定前級電路產生的狀態翻轉數量N_event；若單位翻轉，則N_event＝1；若兩位翻轉，則N_event＝2，以此類推；

4.2】將步驟3所得的真值表中每項輸入與其對應的輸出單獨封裝為一個狀態項S_m＝{Tp_m，O_m}，得到狀態項列表m∈[0，2^N-1]；

4.3】遍歷計算任意兩個狀態項S_m，S_n輸入參數之間的邏輯距離Di_m，n和輸出參數之間的邏輯距離Do_m，n：