單事件干擾

單事件干擾(SEU)是電離輻射導致的,對配置存儲器、用戶存儲器和寄存器等存儲單元進行沖放電。在地面應用中,重要的兩類電離輻射源是來自封裝材料不純導致的alpha粒子輻射,以及宇宙射線和地球大氣相互作用導致的高能中子輻射。過去20年的研究表明,非常潔凈的封裝材料能夠降低由alpha粒子輻射導致的SEU效應。目前,不可避免的大氣中子輻射仍然是SEU效應的主要原因。軟錯誤是隨機的,其出現與能級、亞穩態和晶格敏感性等相關概率有關。

Altera在很多工藝產品上研究了器件的SEU效應,通過優化SEU的物理布局和工藝技術,在降低軟故障(SER)上獲得了豐富的經驗。Altera推出了業界第一款自動循環冗余校驗(CRC)校驗器,和其他糾錯解決方案相比,不需要額外的邏輯,沒有復雜的要求。Altera的器件系列使用洛斯阿拉莫斯武器中子研究室(WNR)的設備,按照JEDEC JESD-89規范定義的標準測試過程,針對SEU行為和性能進行了全面測試。

Altera? FPGA在洛斯阿拉莫斯國家實驗室中子科學中心(LANSCE)進行的SEU測試揭示了以下結果:

  • SEU不會引起Altera FPGA閉鎖
  • 硬核CRC電路和I/O寄存器中沒有觀察到SEU錯誤
  • 對于SEU只會引起65 nm產品配置存儲器的單比特誤碼,40 nm及以上產品可能會引起多比特誤碼。
  • CRC電路能夠探測到配置寄存器中的所有單比特和多比特錯誤
  • 即使是大容量高密度FPGA,平均無故障工作時間(MTBFI)也長達幾百年。

Altera的Stratix?系列、Arria? GX系列,以及Cyclone?系列FPGA具有內置專用硬件電路,可連續自動校驗CRC,沒有額外的成本。對于采用28 nm工藝技術制造的產品,以及后續工藝節點,Altera不僅實現了增強EDCRC探測,而且還實現了CRAM干擾比特糾正(擦除)。您可以通過Quartus? Prime軟件輕松設置CRC校驗器。

關于其他減小SEU技術的詳細信息,以及Altera器件SEU測試的細節,請聯系您的當地Altera銷售代表或者代理商