[發明專利]一種軟錯誤感知的FPGA布局布線方法

在審

• 申請號: 202110738637.0
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113505561A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 田春生;陳雷;王碩;周婧;龐永江;周沖;馬筱婧;張瑤偉;杜忠;張璐;席培培;王郁景
• 申請（專利權）人: 北京時代民芯科技有限公司;北京微電子技術研究所
• 主分類號: G06F30/394
• 分類號: G06F30/394;G06F30/398
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

本發明涉及一種軟錯誤感知的FPGA布局布線方法，先完成對FPGA內布線資源發生的軟錯誤的分析與建模；基于對軟錯誤模型的研究，在布局布線過程中引入抗輻射因子，增加布局布線方法的軟錯誤感知能力；針對布局過程中因隨機過程和迭代而導致的收斂慢的問題，使用直接過程加強化學習的方法對布局流程進行優化，使布局過程更加智能高效；針對布線速度慢的問題，在新型重布線策略的基礎上對不同特征的線網進行遞歸劃分，進而采取不同的并行布線策略完成并行布線過程。該布局布線方法具有軟錯誤感知的能力，可以緩解因FPGA內布線資源發生軟錯誤而對電路性能造成的影響，同時能夠在增加系統智能化程度的基礎上，降低系統編譯時間。

技術領域

本發明屬于集成電路領域，特別是涉及一種軟錯誤感知的FPGA布局布線方法。

背景技術

SRAM型FPGA具有可反復編程、密度高、功耗低、速度快等優點，一經面世就得到了廣泛的應用。在軍用武器裝備、航空、航天、兵器、船舶等各重要核心領域的電子系統，FPGA在正扮演一個其它芯片無法替代的角色。但隨著FPGA的大規模使用，其在空間應用中的輻照問題也越來越突出。宇宙空間中存在著大量的高能粒子，這些高能粒子會對SRAM型FPGA電子器件的功能造成影響，產生軟錯誤。因此，針對SRAM型FPGA進行抗輻射緩解策略研究，延長SRAM型FPGA及使用SRAM型FPGA的宇航用電子設備的使用壽命顯得尤其重要。

發明內容

本發明解決的技術問題是：提供一種軟錯誤感知的FPGA布局布線方法，在布局布線階段進行抗輻射優化，提升布局布線方法的軟錯誤感知能力。在此基礎上利用強化學習、并行運算等方法設計高效的布局布線策略，減少布局布線所需花費時間，提升運行效率。

本發明解決技術的方案是：一種軟錯誤感知的FPGA布局布線方法，按照以下步驟進行：

步驟S1，分析FPGA內的布線資源由于單粒子效應而造成的軟錯誤；

步驟S2，在FPGA布局過程中引入考慮上述軟錯誤的抗輻射布局因子，定義抗輻射布局成本函數，利用上述抗輻射布局成本函數采用強化學習的方法對FPGA布局過程進行優化，完成FPGA中各邏輯單元的布局；

步驟S3，在FPGA布線過程中引入考慮上述軟錯誤的抗輻射布線因子，重新定義抗輻射布線成本函數，設計重布線策略，最后利用線網遞歸劃分機制，完成并行布線過程。

進一步地，所述步驟S1中，FPGA內的布線資源由于單粒子效應而造成的軟錯誤分為開路錯誤與短路錯誤兩種類型。

進一步地，所述的開路錯誤是指由于可編程連接點PIP受單粒子效應的影響，導致PIP的取值由1變為0，致使線網發生開路錯誤，將所對應的PIP稱為開路敏感位。

進一步地，所述的短路錯誤是指由于PIP受單粒子效應的影響，導致PIP的取值由0變為1，致使線網發生短路錯誤，將所對應的PIP稱為短路敏感位。

進一步地，所述步驟S2按如下步驟執行：

步驟S201：定義抗輻射布局因子為：

SEU_Cost＝α×ShortFault_Cost+β×OpenFault_Cost

其中，OpenFault_Cost表示開路錯誤所對應的抗輻射布局因子，ShortFault_Cost表示短路錯誤所對應的抗輻射布局因子，α與β表示自定義常量，用于衡量開路錯誤與短路錯誤對于抗輻射布局因子的貢獻值；α+β＝1；

步驟S202：根據所述步驟S201定義的抗輻射布局因子，設計布局成本函數如下：

其中，