一种空间单粒子翻转率的测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于抗辐射技术水平的测量领域，涉及一种空间单粒子翻转率的测量系统。
【背景技术】
[0002]空间辐射环境存在大量高能粒子，可以引起半导体器件发生单粒子效应，严重影响产品的可靠性和寿命。当一高能粒子射入半导体中，它会通过与电子和核碰撞损失能量，同时电离出大量电子-空穴对。若电离发生在电路的敏感区，如反偏PN结，其电离产生的大多数电子-空穴对就会被电场分离，通过漂移、扩散、漏斗作用或离子分流效应而被收集。当收集的电荷超过电路节点逻辑状态变化所需的最小电荷(临界电荷)时，单粒子翻转(SEU)就会发生。
[0003]抗单粒子翻转的加固保障技术是确保元件、模块、分系统或系统能在特定辐射环境下正常工作的技术总和，包括技术、组织方法、文档管理、过程管理等。在一个项目中，抗辐射加固保障技术考虑的越晚，那么发现问题所造成的影响和代价也就越大。抗辐射加固保障技术中对加固措施的验证，判断器件抗辐射能力是否满足需求很重要。目前主要通过计算单粒子翻转率进行对抗单粒子翻转加固技术的评估。目前，在国内外相关领域并没有测量单粒子翻转率的描述。
【发明内容】
[0004](—)发明目的
[0005]本发明的目的在于提供一种可以测量在特定空间辐照环境下芯片单粒子翻转率的系统，从而为抗单粒子翻转的加固技术提出一种有效的评估方法。
[0006]( 二)技术方案
[0007]为了解决上述技术问题，本发明提供一种空间单粒子翻转率的测量系统，其包括:待测器件、抗辐照SRAM、辐照板、CPU和微机；待测器件通过插座连接CPU，抗辐照SRAM连接CPU，CPU连接微机，辐照板设置在待测器件和抗辐照SRAM —侧；在辐照板辐照前，CPU同步给抗辐照SRAM与待测器件每个字节写入相同数据；在辐照板辐照过程中，CPU循环监测待测器件所有单元中存储的数据，并与抗辐照SRAM中数据相比较，统计不同位的位数及地址，将CPU得到的结果输出到微机中显示；若待测器件和抗辐照SRAM中数据不相同，则发生了单粒子翻转，记录并统计翻转数及其地址，得到总的翻转数以及某一时刻的翻转情况。
[0008]其中，所述CPU和微机之间通过串口连接，两者之间的电缆线满足辐照空间和微机所在位置之间的距离需要。
[0009]其中，所述辐照板能够辐射包括重离子、高能质子的各种高能粒子，能够单独或混合辐射，辐射参数根据需要可调。
[0010]其中，所述待测器件为半导体器件；所述抗辐照SRAM抗辐照翻转率为零。
[0011](三)有益效果
[0012]上述技术方案所提供的空间单粒子翻转率的测量系统，可以在实际环境中对抗SEU加固技术进行评估；可以对抗SEU加固技术进行实时监测验证；可以测量多种器件在多种辐照环境下的单粒子翻转率。
【附图说明】
[0013]图1为本发明实施例空间单粒子翻转率的测量系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0014]为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细描述。
[0015]参照图1所示，本实施例空间单粒子翻转率的测量系统是在辐照板辐照环境下测量插座上待测器件单粒子翻转率的测量系统，其包括待测器件、抗辐照SRAM (Static RAM,静态随机存储器)、辐照板、CPU和微机；待测器件通过插座连接CPU，抗辐照SRAM连接CPU，(PU连接微机，辐照板设置在待测器件和抗辐照SRAM—侧；在辐照板辐照前，CPU同步给抗辐照SRAM与待测器件每个字节写入相同数据，所写入数据为“AA”数据，即“O”和“ I ”相互间隔的二进制数据；在辐照板辐照过程中，CPU循环监测待测器件所有单元中存储的数据，并与抗辐照SRAM中数据相比较，统计不同位的位数及地址，将CPU得到的结果输出到微机中显示。若待测器件和抗辐照SRAM中数据相不相同，即认为发生了单粒子翻转，记录并统计翻转数及其地址，可以得到总的翻转数，又可得到某一时刻的翻转情况。
[0016]CPU和微机之间通过串口连接，通常连接电缆线设置为几十米长，以满足辐照空间和微机所在位置之间的长距离需要。
[0017]本实施例所述的辐照板可辐射包括重离子和高能质子等的各种高能粒子，可单独或混合辐射，辐射剂量等参数可以根据需要设置。开始测量单粒子反转率之前，设定辐照板的辐射粒子和辐射剂量等参数。
[0018]本实施例中待测器件通过插座连接，待测器件为半导体器件，该插座尽可能多地适配多种封装的半导体器件，插座为半导体器件的测试带来了相当大的便利，本实施例中所述的插座取决于待测器件的封装，例如，待测芯片为BGA484封装，那么设计中插座就为相应结构；然后CPU同步对该器件进行读写及循环检测，将检测的结果与基准单粒子翻转率比对，从而得到待测器件在此种辐照环境下的单粒子翻转率，判断器件所用抗单粒子翻转的辐照技术是否符合要求。
[0019]本实施例所述的抗辐照SRAM基本实现抗辐照翻转率为零。SRAM是空间电子系统的关键组成部分，几乎所有电子系统都使用SRAM存储器作为数据存储载体。但是，SRAM存储器属于单粒子效应敏感器件，单粒子翻转会引起数据丢失和指令出错。随着SRAM存储器集成度不断提高，器件特征尺寸越来越小，临界电荷越来越少，单粒子效应愈加严重。
[0020]由上述技术方案可以看出，本发明通过采用辐照板辐照抗辐照SRAM和待测器件，借助于CPU检测两者内部数据并进行对比，以确定待测器件的单粒子翻转率，操作简单，准确率高，适用范围广。
[0021]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种空间单粒子翻转率的测量系统，其特征在于，包括:待测器件、抗辐照SRAM、辐照板、CPU和微机；待测器件通过插座连接CPU，抗辐照SRAM连接CPU，CPU连接微机，辐照板设置在待测器件和抗辐照SRAM—侧；在辐照板辐照前，CPU同步给抗辐照SRAM与待测器件每个字节写入相同数据；在辐照板辐照过程中，CPU循环监测待测器件所有单元中存储的数据，并与抗辐照SRAM中数据相比较，统计不同位的位数及地址，将CPU得到的结果输出到微机中显示；若待测器件和抗辐照SRAM中数据不相同，则发生了单粒子翻转，记录并统计翻转数及其地址，得到总的翻转数以及某一时刻的翻转情况。2.如权利要求1所述的空间单粒子翻转率的测量系统，其特征在于，所述CPU和微机之间通过串口连接，两者之间的电缆线满足辐照空间和微机所在位置之间的距离需要。3.如权利要求1所述的空间单粒子翻转率的测量系统，其特征在于，所述辐照板能够辐射包括重离子、高能质子的各种高能粒子，能够单独或混合辐射，辐射参数根据需要可调。4.如权利要求1-3中任一项所述的空间单粒子翻转率的测量系统，其特征在于，所述待测器件为半导体器件；所述抗辐照SRAM抗辐照翻转率为零。
【专利摘要】本发明公开了一种空间单粒子翻转率的测量系统，其中，待测器件通过插座连接CPU，抗辐照SRAM连接CPU，CPU连接微机，辐照板设置在待测器件和抗辐照SRAM一侧；在辐照板辐照前，CPU同步给抗辐照SRAM与待测器件每个字节写入相同数据；在辐照板辐照过程中，CPU循环监测待测器件所有单元中存储的数据，并与抗辐照SRAM中数据相比较，统计不同位的位数及地址，将CPU得到的结果输出到微机中显示。本发明可以在实际环境中对抗SEU加固技术进行评估；可以对抗SEU加固技术进行实时监测验证；可以测量多种器件在多种辐照环境下的单粒子翻转率。
【IPC分类】G01R31/265
【公开号】CN105301472
【申请号】CN201510741909
【发明人】张楠, 朱天成, 李鑫, 侯俊马
【申请人】天津津航计算技术研究所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月4日