如何降低降低航空电子应用中的中子触发单粒子翻转效应(NSEU)

中子触发单粒子翻转效应 (NSEU) 是地面应用中基于存储器的新型 IC 已知的一种现象。现用飞行器和新一代飞行器的飞行高度可达 40,000 英尺乃至更高,随着大气层中中子通量的增大,NSEU 发生的几率将以数量级提高,进而可能影响飞行安全性。存储器结构的尺寸越来越小,而其容量却越来越大,如此一来,系统就更易受 NSEU 的影响。

基于SRAM 的 FPGA 对航空电子设备制造商而言尤其是一个空前的挑战,因为 FPGA 的功能取决于其配置存储器的完
整性。FPGA 设计人员必须综合采用软硬相结合的技术来降低NSEU ,从而满足航空电子系统的苛刻需求。
Ching Hu 和 Suhail Zain 共同编写的该应用指南提供了基于SRAM 的 FPGA 中 NSEU 的背景资料,并介绍了赛灵思推荐的降低NSEU 的技术(侧重于配置存储器),以及如何计算高空环境下失效率(即 FIT 率)。

基于SRAM 的 FPGA 配置存储器具有易失性,因此相对于其他可编程器件而言尤其容易受影响。有鉴于此,赛灵思开
发了一系列以降低NSEU 为目的的技术和架构,其中包括根据逻辑设计规则(而不是存储器设计规则)构建的 SRAM 单元、BRAM 中的内置 ECC 结构,以及硬件中的内置 SEU 检测和校正结构。所有存储器设备都易受 NSEU 的影响,但只要采用了适当的技术和措施,基于SRAM 的 FPGA 就能为航空电子设备设计人员提供各种可行的解决方案。

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