扬州大学薛玉雄获国家专利权
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龙图腾网获悉扬州大学申请的专利一种SiP微系统芯片内部单粒子故障传输测试方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119619795B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-16发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202411650971.0,技术领域涉及:G01R31/28;该发明授权一种SiP微系统芯片内部单粒子故障传输测试方法是由薛玉雄;张涛;田佳玉;王鹏;曹荣幸;曾祥华设计研发完成,并于2024-11-19向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种SiP微系统芯片内部单粒子故障传输测试方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种SiP微系统芯片内部单粒子故障传输测试方法,属于集成电路单粒子效应测试技术领域。本发明方法通过对SiP核心处理芯片FPGA的各关键节点和SiP单粒子软错误传输路径分析,通过仿真进行FPGA敏感模块的单粒子检测,得到FPGA在不同工作模式下产生的单粒子故障对SiP器件工作状态的影响,以及FPGA芯片各敏感模块的单粒子翻转和单粒子功能中断的试验数据,计算得到FPGA各敏感模块的单粒子截面,解决了SiP单粒子效应地面测试不准确、故障传输路径和数据难以获得的问题,为SiP单粒子地面模拟试验提供了依据。
本发明授权一种SiP微系统芯片内部单粒子故障传输测试方法在权利要求书中公布了:1.一种SiP微系统芯片内部单粒子故障传输测试方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤S1、上电并配置SiP器件,使SiP器件处于正常工作状态,监控SiP器件内部核心处理芯片FPGA芯片工作电流; 步骤S2、分析所述核心处理芯片FPGA的结构特点,进行SiP器件内部单粒子敏感电路模块划分和组合,配置核心处理芯片FPGA的四种工作模式,建立核心处理芯片FPGA在SiP器件内的单粒子故障传输模型; 所述核心处理芯片FPGA为SRAM型结构,底层资源包括子模块:块存储器、可编程逻辑块、输入输出模块、运算电路和数字时钟管理单元; 进行SiP器件内部单粒子敏感电路模块划分,将所述可编程逻辑块配置成DRAM存储器和FF触发器链,使所述核心处理芯片FPGA工作于四种不同的工作模式:第一工作模式下,FPGA中的块存储器、可编程逻辑块、运算电路资源均处于运行状态;第二工作模式下,FPGA中的可编程逻辑块处于不工作状态;第三工作模式下,块存储器处于不工作状态,将可编程逻辑块配置为DRAM存储器;第四工作模式下,块存储器处于不工作状态,将可编程逻辑块配置成FF触发器链; 建立核心处理芯片FPGA在SiP器件内的单粒子故障传输模型,包括如下子步骤: 步骤S2.1、分析所述可编程逻辑块内部资源,每个可编程逻辑块连接到一个开关矩阵,每个开关矩阵包含一对Slice,分别为SliceL和SliceM,各可编程逻辑块连接的Slice组织成一个列,列中每个Slice具有独立的进位链; 步骤S2.2、通过Verilog编程将所述可编程逻辑块配置为不同逻辑电路,包含LUT资源链、FF触发器链和DRAM存储器;所述LUT资源链包含SliceL和SliceM全部资源,所述FF触发器链包含Slice资源中的D触发器,所述DRAM存储器只使用SliceM; 步骤S2.3、配置所述块存储器、运算电路和输入输出模块,使每一个模块独立完成子电路功能; 步骤S3、分析所述核心处理芯片FPGA的敏感模块关键节点,进行FPGA敏感模块的单粒子检测; 步骤S4、单粒子软错误传播过程分析,分析所述核心处理芯片FPGA每种工作模式下产生的单粒子故障对整个SiP工作状态的影响; 所述核心处理芯片FPGA在每种工作模式下单粒子软错误传播路径如下: 路径1:第一工作模式,单粒子软错误传播路径为:配置芯片→块存储器→可编程逻辑块→运算电路→输入输出模块→辅助处理刷新芯片和上位机; 所述核心处理芯片FPGA通过BPI模式读取配置芯片中的配置数据,暂时存储到块存储器中,将块存储器中的数据传输到可编程逻辑块和辅助运算刷新芯片中进行运算处理,并借助GPIO接口将运算结果传输到存储芯片中,借助EMIF接口将运算结果传输到辅助运算刷新芯片中,借助UART接口传输到上位机中;实时检测各节点产生的单粒子错误,以及每个资源产生的错误对下一级资源和其它芯片的影响; 路径2:第二工作模式,在第一工作模式基础上,控制核心处理芯片FPGA中的可编程逻辑块不工作,研究块存储模块故障对FPGA其它模块和整个SiP芯片的影响,单粒子软错误传播路径为:配置芯片→块存储器→运算电路→输入输出模块→辅助处理刷新芯片和上位机; 路径3:第三工作模式,在第一工作模式基础上,控制核心处理芯片FPGA中的块存储器不工作,将可编程逻辑块配置成DRAM,研究DRAM模块故障对FPGA其它模块和整个SiP芯片的影响,单粒子软错误传播路径为:配置芯片→DRAM→运算电路→输入输出模块→辅助处理刷新芯片和上位机; 路径4:第四工作模式,在第三工作模式基础上,将可编程逻辑块配置成FF触发器链,研究D触发器模块故障对FPGA其它模块和整个SiP芯片的影响,单粒子软错误传播路径为:配置芯片→FF触发器链→运算电路→输入输出模块→辅助处理刷新芯片和上位机; 步骤S5、仿真注入错误,通过仿真手段向所述核心处理芯片FPGA内部各子模块分别注入单粒子软错误,用测试系统检测故障传输结果; 步骤S6、对所述核心处理芯片FPGA进行单粒子辐照,验证测试方法的可行性,分析SiP器件核心处理芯片FPGA的单粒子故障传输特性,并计算FPGA各敏感模块的单粒子截面。
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