[發明專利]基于概率統計的單粒子多單元翻轉信息提取方法

有效

• 申請號: 202010061603.8
• 申請日: 2020-01-19
• 公開（公告）號: CN111274749B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 王勛;羅尹虹;丁李利;張鳳祁;陳偉;郭曉強;王坦;趙雯
• 申請（專利權）人: 西北核技術研究院
• 主分類號: G06F30/33
• 分類號: G06F30/33;G06F30/34
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 王凱敏

為了解決現有MCU信息提取方法成本高，或者雖然成本低但只適用于未采用位交錯技術的SRAM的問題，本發明提供了一種基于概率統計的單粒子多單元翻轉信息提取方法。本發明從待測器件的單粒子翻轉數據中，在相同的BHD值下，將出現頻率明顯高于其他值的XOR提取出來，作為判斷相鄰關系的MCU模板，并利用該MCU模板從單粒子翻轉數據中提取MCU信息，從而降低了研究成本，提高了研究效率。

技術領域

本發明涉及一種基于概率統計的單粒子多單元翻轉信息提取方法。

背景技術

多單元翻轉(Multiple Cell Upsets,MCU)是單個粒子入射存儲器件，通過在多個敏感單元中沉積能量導致多個存儲單元同時發生翻轉的現象。隨著器件特征尺寸的降低，MCU出現的越來越頻繁，對微電子器件的可靠性帶來嚴重的威脅。尤其是多個翻轉單元位于同一個字中的多位翻轉(Multiple Bits Upsets,MBU)更加難以糾正，因此，MCU已經成為一個重要的研究熱題問題。

相關研究過程中，MCU信息提取是高可靠電子系統器件選型評估的前提，MCU信息提取需要器件部分物理版圖信息，即器件物理地址與邏輯地址之間的映射關系。但是器件廠家為了保護器商業利益一般不對用戶開放上述信息，從而使得MCU信息提取變得非常困難。為此，目前有三種解決途徑：

第一種思路是通過逆向工程獲取芯片內部版圖，進一步分析出芯片的物理位圖與邏輯位圖的對應關系，但這種方法需要昂貴的設備，一般需要專業公司的協助，因此要花費額外的時間和成本。

第二種思路通過降低注量率的方式開展試驗，這種方法需要的束流機時太多，在加速器機時越來越緊張的背景下受到了限制。

第三種思路是公開號為CN 110188441的專利文獻中公開的一種無版圖信息條件下多位翻轉信息提取方法，該方法從待測器件的單粒子翻轉數據中，提取出待測器件的物理LSB與邏輯地址位之間的映射關系，并利用該映射關系從單粒子翻轉數據中提取多位翻轉信息，從而省去了對待測器件進行逆向工程的環節，降低了成本。但是，該方法在提取映射關系時，為了區分第一個LSB是物理行地址還是列地址，必須假定器件沒有采用位交錯結構，因此該方法只能用于未采用位交錯技術的SRAM以及含有該類SRAM模塊的其他芯片。

發明內容

為了解決現有MCU信息提取方法成本高，或者雖然成本低但只適用于未采用位交錯技術的SRAM的問題，本發明提供了一種基于概率統計的單粒子多單元翻轉信息提取方法。

本發明的發明構思：

對于2進制編碼的內部物理地址，相鄰的地址之間編碼一般是從全0到全1順序排列，如下表中第1列所示。如果2個相鄰地址之間進行按位取異或(XOR)，可以得到下表中第2列給出的XOR參數；則XOR參數中1的個數即是2個相鄰地址之間的漢明距離，定義為BHD參數，由下表第3列給出。從下表的統計結果中不難發現，所有XOR中的1均出現在最低一位或多位，這說明，物理連續的地址之間總是最低的一位或多位發生變化；對于n位二進制地址空間，不同BHD值在所有BHD值的中占比為

2進制編碼地址相鄰的特點

上述分析是連續物理地址之間的統計結果。如果從所有的地址空間內隨機選取兩個地址進行計算統計，則漢明距離和對應的XOR中1的位置是隨機的。但當單粒子翻轉數據中有MCU引入時，統計所有單粒子翻轉數據中邏輯地址間的XOR和BHD時，則在相同的BHD值下，XOR對應物理地址的低位為1的比例會高于其他情況。如果將這些出現頻率明顯高于其他值的XOR提取出來，作為判斷相鄰關系的MCU模板，則可以進一步利用該MCU模板從單粒子翻轉數據中提取MCU信息。

并且，由上述(1)式可知，隨著BHD值的增加，MCU對XOR分布的影響越來越小，對于BHD值增大到一定程度，XOR分布峰不明顯時可以忽略該值下的模板元素，這對最終MCU的提取影響不大。