现代电子系统软错误
出版时间： 2016
内容简介
本书系统阐述了软错误发生的复杂物理过程，全书共分为10章。主要介绍了软错误研究历史和未来发展趋势； 单粒子效应发生机制与分类；JEDEC标准；门级建模与仿真；电路级和系统级单粒子效应建模与仿真；硬件故障注入；采用加速测试与错误率预估技术，评估验证面向空间或地面环境的集成电路；电路级软错误抑制技术；软件级软错误抑制技术；高可靠电子系统软错误性能的技术指标与验证方法。全书总结了过去，预测了未来趋势，阐述了单粒子的翻转物理机制、建模、软错误抑制技术以及业界和学界的研究成果。
目录
第1章 天地间的软错误： 历史回顾、 实验证据和未来趋势
1．1 介绍
1．2 历史
1．3 电子系统中的软错误
1．4 等比例缩小对于软错误的影响
1．4．1 SRAM软错误率的变化趋势
1．4．2 DRAM软错误率的变化趋势
1．4．3 锁存器和触发器的软错误率
1．4．4 组合逻辑电路软错误率
1．4．5 单粒子闩锁变化趋势
1．4．6 未来趋势
1．5 结论
参考文献
第2章 单粒子效应： 机理和分类
2．1 介绍
2．2 背景环境、 作用机理及反冲能量损失
2．2．1 自然辐照环境
2．2．2 中子和物质的相互作用： 产生高能反冲物
2．2．3 反冲物： 离化和射程
2．2．4 电离
2．2．5 结论
2．3 电子元器件和系统中的单粒子效应
2．3．1 单粒子效应定义
2．3．2 软错误率
2．3．3 临界电荷标准
2．3．4 电路仿真中的电流脉冲描述
2．4 器件敏感度
2．4．1 单粒子瞬态
2．4．2 单粒子翻转
2．4．3 SRAM和DRAM中的多位翻转和多单元翻转
2．4．4 单粒子功能中断
2．4．5 单粒子事件闩锁
2．5 结论
参考文献
第3章 JEDEC标准： 用于测试和报告α粒子和地表宇宙射线引起的软错误
3．1 介绍
3．1．1 JESD89系列标准的意义
3．1．2 术语和定义
3．1．3 标准所涵盖的器件
3．1．4 报告要求
3．2 加速α粒子软错误率测试（参见JESD89A第四部分和JESD89?2A）
3．2．1 α粒子能谱和发射率（参见JESD89A 附录D）
3．2．2 α粒子源的选择（参见JESD89A 5．4．1节和JESD89?2A 4．2．2．1节）
3．2．3 封装和制样（参见JESD89A 5．3节和5．4．5节以及JESD89?2A 4．4节）
3．2．4 外推加速失效率至现场使用环境（参见JESD89A 5．6．4节）
3．2．5 加速α粒子测试的优势和局限性
3．3 加速高能中子测试（参见JESD89A第六部分和JESD89?3A）
3．3．1 地球环境高能中子注量与能谱（参见JESD89A 6．6．2．4节）
3．3．2 基于参考谱外推至其他位置和条件（参见JESD89A附录A．3）
3．3．3 测试装置（参见JESD89A 6．2节）
3．3．4 封装、 制样和次级离子效应（参见JESD89?3A 5．4节和附录A）
3．3．5 束流特性（参见JESD89A 6．5节）
3．3．6 单一能量束流下的软错误率（参见JESD89A 6．6节）
3．3．7 基于宽谱中子束流的软错误率（参见JESD89A 6．6．2．4节）
3．3．8 加速高能中子测试的优点和局限性
3．4 加速热中子软错误率测试
3．4．1 背景（参见JESD89A 7．1节）
3．4．2 热中子谱(参见JESD89A附录A．4)
3．4．3 封装和制样（参见JESD89A 7．3节）
3．4．4 热中子源的选择、 校准和屏蔽效应（参见JESD89A 7．4节）
3．4．5 单粒子翻转截面和单粒子翻转率（参见JESD89A 7．6．2节）
3．4．6 加速热中子测试的优势和局限性
3．5 实时（非加速）软错误率测试
3．5．1 测试方法目标
3．5．2 大样本和长时间测试
3．5．3 区分α粒子和中子对于软错误率的影响
3．5．4 高空测试以增加中子对软错误率的影响
3．5．5 建筑物的屏蔽效应（参见JESD89A附录A．5）
3．5．6 最小FIT和置信度（参见JESD89A附录C）
3．5．7 实时测试的优点和局限性
3．6 结论
参考文献
第4章 门级建模和仿真
4．1 介绍
4．2 基于核反应的蒙特卡罗选择和器件仿真， 从核交互到瞬态电流计算
4．2．1 中子/物质核反应数据库
4．2．2 次级离子引发的瞬态电流
4．2．3 举例： 高能中子在SRAM中引发的单粒子翻转和多单元翻转
4．3 逻辑门电路SET和SEMT蒙特卡罗仿真
4．3．1 单个粒子引起多个瞬态电流
4．3．2 拓扑描述和工艺描述
4．3．3 核反应实例
4．3．4 瞬态脉冲计算
4．3．5 电流脉冲统计
4．4 时序电路和组合电路的软错误评估SPICE分析方法学
4．4．1 精简的瞬态电流分析
4．4．2 敏感结点列表
4．4．3 自动化多瞬态电流仿真
4．4．4 结果分析
4．4．5 以反相器为例
4．4．6 多瞬态故障注入结果
4．5 结论
参考文献
第5章 电路级和系统级的单粒子效应建模与仿真
5．1 介绍
5．2 定义目标对象
5．2．1 单粒子效应模型和度量
5．2．2 功能失效
5．2．3 电路表征和抽象级别
5．3 SEE分析方法和概念
5．3．1 定量SEE分析
5．3．2 电学降额
5．3．3 时序降额
5．3．4 逻辑降额
5．3．5 功能降额
5．4 动态SEE分析
5．4．1 综述
5．4．2 门级网表SEE仿真
5．4．3 行为级/RTL/HLS SEE仿真
5．5 静态SEE分析
5．5．1 综述
5．5．2 门级
5．5．3 行为级/RTL级
5．5．4 架构/模块
5．6 结论
参考文献
第6章 硬件故障注入
6．1 介绍
6．2 硬件故障注入技术
6．2．1 物理故障注入
6．2．2 逻辑故障注入
6．2．3 基于电路仿真的逻辑故障注入
6．3 故障注入系统
6．3．1 工作负载
6．3．2 故障列表
6．3．3 故障分类
6．3．4 结果分析
6．3．5 通信
6．4 故障注入优化
6．4．1 自动仿真
6．4．2 故障评估进程
6．4．3 状态恢复
6．4．4 早期故障分类
6．4．5 嵌入式存储器
6．5 结论
参考文献
第7章 用于空间和地面应用的集成电路的鉴定： 加速实验和错误率预测
7．1 介绍
7．2 辐射产生单粒子效应及其对集成电路的影响
7．3 加速实验： 方法和相关的结果
7．3．1 截面的概念
7．3．2 静态和动态的SEU试验方法
7．4 实验设施： 重离子、 中子、 质子加速器和激光
7．4．1 重离子
7．4．2 质子
7．4．3 中子
7．4．4 微束和激光
7．5 需求的实验平台和通用实验平台的描述
7．5．1 介绍
7．5．2 ASTERICS实验平台
7．6 地面辐照实验： 案例研究
7．6．1 SRAM存储器
7．6．2 处理器和微控制器
7．6．3 SRAM型现场可编程门阵列（FPGA）
7．7 针对处理器架构的动态截面预测的硬件/软件故障注入方法： 案例研究
7．8 结论
参考文献
第8章 电路级软错误抑制技术
8．1 介绍
8．2 存储器中软错误的加固设计
8．2．1 1位纠错2位检错码
8．2．2 消除ECC保护存储器的速度代价
8．2．3 ECC与非标准存储器
8．3 CRC码
8．4 里德所罗门码
8．4．1 编码
8．4．2 校正子计算
8．5 使用内置电流传感器保护存储器
8．6 抑制逻辑电路中的错误
8．6．1 加固存储单元
8．6．2 抑制SET
8．7 结论
参考文献
第9章 软件级软错误抑制技术
9．1 介绍
9．2 影响数据的错误
9．2．1 运算复制
9．2．2 进程级复制
9．2．3 程序级复制
9．2．4 可执行的判断
9．3 影响执行流程的故障
9．3．1 背景
9．3．2 ECCA
9．3．3 CFCSS
9．3．4 YACCA
9．3．5 CEDA
9．4 容错
9．4．1 设计多样性
9．4．2 检查点
9．4．3 基于算法的容错
9．4．4 复制
9．5 结论
参考文献
第10章 可靠电子系统的软错误性能的规范与验证
10．1 介绍
10．2 系统软错误的规范
10．2．1 互联网核心网络的要求
10．2．2 构建规范
10．3 设计一个满足规范的系统
10．3．1 存储器
10．3．2 触发器
10．3．3 模型的结果
10．4 软错误的性能验证
10．5 结论
参考文献
