[發明專利]一種針對大規模電路的單粒子效應快速仿真方法

有效

• 申請號: 202011184011.1
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112329374B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 劉毅;荀奕琿;楊銀堂
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06F30/38
• 分類號: G06F30/38
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂

本發明提供一種針對大規模電路的單粒子效應快速仿真方法，能夠在保證單粒子效應表征精度的前提下，使得大規模仿真時間開銷顯著下降。該仿真方法包括：步驟1)選定被分析電路，進行仿真相關設置；步驟2)基于電路網表文件，提取和編輯仿真所需文件，包括包含故障注入的晶體管級網表、不含故障注入的門級/RTL級/行為級網表、描述數模轉換接口的a2d文件、結果測量文件和testbench文件；步驟3)進行模擬與數字的混合仿真，分析結果測量文件在仿真中得到的仿真結果，得出指定故障注入范圍情況下，電路對單粒子效應的響應情況；步驟4)遍歷判斷；步驟5)面積等效分析。

技術領域

本發明屬于輻射效應仿真領域，涉及一種針對大規模電路的單粒子效應快速仿真方法。

背景技術

單粒子效應(SEE,Single event effect)是指宇宙中單個高能粒子入射半導體器件靈敏區，造成器件狀態非正常改變的一種輻射效應。航天器在宇宙空間工作時，其電子元器件經常會受到單粒子效應的影響從而發生故障，嚴重時甚至造成系統的永久性損傷。隨著集成電路行業與航天事業的進一步發展，單粒子效應成為制約航天電子元器件可靠性的重要因素。

航天電子元器件的抗單粒子效應能力常采用地面實驗的方式驗證，該方式存在資源緊張、費用高、粒子能量有限等問題，因此開展電路級單粒子效應仿真方法研究對宇航電子系統的研制和評價具有重要意義。

目前電路級單粒子效應仿真技術通常采用單一晶體管級網表，通過仿真器模擬高能粒子與芯片的作用過程。該方法仿真精度高，適用于研究單粒子效應在電路中的作用機理以及電路抗單粒子效應能力的評估，例如：

中國專利文獻CN108363894A公開了一種電路級單粒子效應仿真平臺，該平臺能夠支持萬門級以上的大規模電路進行單粒子效應仿真分析。但在仿真速度方面，該類單粒子效應仿真技術難以滿足大規模數字集成電路的仿真需求。

發明內容

本發明的目的是解決現有電路級單粒子效應仿真技術的缺點，提供一種針對大規模電路的單粒子效應快速仿真方法，致力于在保證單粒子效應表征精度的前提之下，使得大規模仿真時間開銷顯著下降。

本發明構思和原理如下：

對于電路級單粒子效應仿真，由于傳統模擬仿真采用晶體管級網表，所使用的電路模型都是最基本的元件和單管，仿真時按時間關系對每一個節點的I/V關系進行計算，因此該方法仿真雖然精度最高，但仿真速度難以滿足大規模數字集成電路的仿真需求，而數字仿真在門級/RTL級/行為級進行仿真，雖然仿真精度不及模擬仿真，但具有速度快，支持大規模電路仿真等的優勢。為了在仿真的準確性和速度之間尋求良好的折衷，由此本發明提出了單粒子效應混合仿真的思路。

為實現上述目的，本發明給出以下解決方案：

步驟1)仿真設置

選定被分析電路，進行仿真相關設置，包括故障注入設置、仿真時間設置、測量節點設置和仿真次數設置；

步驟2)網表提取與編輯

基于電路網表文件，依據步驟1)的設置，提取和編輯仿真所需文件，包括包含故障注入的晶體管級網表、不含故障注入的門級/RTL級/行為級網表、描述數模轉換接口的a2d文件、結果測量文件和testbench文件；

步驟3)混合仿真與分析

依據步驟2)提取的仿真文件，在步驟1)設置的仿真時間下，進行模擬與數字的混合仿真，分析結果測量文件在仿真中得到的仿真結果，得出指定故障注入范圍情況下，電路對單粒子效應的響應情況；

步驟4)遍歷判斷

判斷故障注入范圍是否全電路遍歷；若否，更換故障注入設置，跳轉至步驟2)；若是，跳轉至步驟5)；

步驟5)面積等效分析