单事件干扰

单事件干扰(SEU)是电离辐射导致的,对配置存储器、用户存储器和寄存器等存储单元进行冲放电。在地面应用中,重要的两类电离辐射源是来自封装材料不纯导致的alpha粒子辐射,以及宇宙射线和地球大气相互作用导致的高能中子辐射。过去20年的研究表明,非常洁净的封装材料能够降低由alpha粒子辐射导致的SEU效应。目前,不可避免的大气中子辐射仍然是SEU效应的主要原因。软错误是随机的,其出现与能级、亚稳态和晶格敏感性等相关概率有关。

Altera在很多工艺产品上研究了器件的SEU效应,通过优化SEU的物理布局和工艺技术,在降低软故障(SER)上获得了丰富的经验。Altera推出了业界第一款自动循环冗余校验(CRC)校验器,和其他纠错解决方案相比,不需要额外的逻辑,没有复杂的要求。Altera的器件系列使用洛斯阿拉莫斯武器中子研究室(WNR)的设备,按照JEDEC JESD-89规范定义的标准测试过程,针对SEU行为和性能进行了全面测试。

Altera® FPGA在洛斯阿拉莫斯国家实验室中子科学中心(LANSCE)进行的SEU测试揭示了以下结果:

  • SEU不会引起Altera FPGA闭锁
  • 硬核CRC电路和I/O寄存器中没有观察到SEU错误
  • 对于SEU只会引起65 nm产品配置存储器的单比特误码,40 nm及以上产品可能会引起多比特误码。
  • CRC电路能够探测到配置寄存器中的所有单比特和多比特错误
  • 即使是大容量高密度FPGA,平均无故障工作时间(MTBFI)也长达几百年。

Altera的Stratix®系列、Arria® GX系列,以及Cyclone®系列FPGA具有内置专用硬件电路,可连续自动校验CRC,没有额外的成本。对于采用28 nm工艺技术制造的产品,以及后续工艺节点,Altera不仅实现了增强EDCRC探测,而且还实现了CRAM干扰比特纠正(擦除)。您可以通过Quartus® Prime软件轻松设置CRC校验器。

关于其他减小SEU技术的详细信息,以及Altera器件SEU测试的细节,请联系您的当地Altera销售代表或者代理商