Analisis Dan Verifikasi Mitigasi Gangguan Peristiwa Tunggal - Semiwiki

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Evolusi aplikasi berbasis ruang angkasa terus mendorong inovasi di seluruh lembaga pemerintah dan swasta. Tuntutan baru akan kemampuan dan rangkaian fitur tingkat lanjut berdampak langsung pada perangkat keras yang mendasarinya, mendorong perusahaan untuk bermigrasi ke geometri yang lebih kecil untuk memberikan manfaat kinerja, area, dan daya yang diperlukan.

Pada saat yang sama, ruang aplikasi terus berkembang, dan parameter misi untuk aplikasi baru ini menyebabkan perusahaan mengevaluasi pendekatan non-tradisional. Proses komersial dengan keandalan tinggi (yaitu, yang dikembangkan untuk desain otomotif) sedang dipertimbangkan untuk ruang angkasa karena memenuhi persyaratan kelangsungan hidup dalam skenario tertentu dan memberikan pengurangan waktu dan biaya pengembangan.

Sayangnya, keuntungan yang dihasilkan dalam geometri yang lebih rendah memerlukan biaya, dan salah satu kelemahannya adalah perangkat keras yang mendasarinya lebih rentan terhadap kesalahan ringan, yang biasa disebut sebagai single event disrupts (SEU). Pendekatan tradisional mengenai redundansi atau penggandaan pada fungsi-fungsi yang menonjol (jika tidak semua) dalam chip dengan cepat menjadi mahal.

Untungnya, alur dan otomatisasi baru memberikan wawasan kepada tim proyek mengenai mitigasi SEU dan menawarkan kemampuan untuk mengoptimalkan arsitektur mitigasi SEU, yang juga disebut sebagai pengerasan selektif.

Gambar 1 Tren mengemudi — Gambar 1. Tren yang mendorong mitigasi radiasi selektif

Pertama, mari kita tinjau tantangannya.

Tantangan Pengerasan Selektif

Masukan dari industri kedirgantaraan menunjukkan bahwa pendekatan tradisional terhadap mitigasi SEU mempunyai banyak kendala dan menyisakan dua pertanyaan penting yang belum terjawab.

Untuk elemen desain yang dikenal sebagai misi penting, seberapa efektifkah mitigasi yang diterapkan?
Bagaimana cara mengidentifikasi potensi kegagalan akibat kesalahan pada elemen desain yang tidak dilindungi?

Pendekatan tradisional terhadap mitigasi SEU paling baik diringkas dalam alur kerja tiga langkah.

Langkah 1: Identifikasi titik kegagalan melalui analisis yang didorong oleh pakar
Langkah 2: Insinyur desain memasukkan mitigasi (HW dan/atau SW)
Langkah 3: Verifikasi efektivitas mitigasi
- Simulasi memanfaatkan regresi fungsional dan memaksa perintah untuk memasukkan SEU
- Pengujian fungsional pasca-silikon di bawah paparan ion yang berat

Gambar 2 alur kerja lama — Gambar 2: Pendekatan tradisional terhadap mitigasi SEU

Sayangnya, pendekatan tradisional mempunyai banyak kelemahan, termasuk:

Tidak ada pengukuran umum (metrik) yang menentukan efektivitas mitigasi SEU.
Analisis yang didorong oleh para ahli tidak dapat diulang atau diperluas seiring dengan meningkatnya kompleksitas.
Memaksakan kesalahan secara manual dalam simulasi fungsional memerlukan upaya rekayasa yang besar.
Ketidakmampuan untuk menganalisis ruang keadaan kesalahan secara lengkap menggunakan simulasi fungsional dan pernyataan gaya.
Identifikasi kegagalan siklus akhir saat pengujian dalam lingkungan pancaran bersamaan dengan visibilitas debug terbatas saat terjadi.

Otomatisasi dan Alur Kerja yang Mendukung Pengerasan Selektif

Tujuan umum dari pengerasan selektif adalah untuk melindungi fungsi desain yang penting bagi fungsi misi dan menghemat biaya (daya dan area) dengan membiarkan fungsi yang tidak penting tidak terlindungi. Secara ringkas, metodologi ini memiliki tiga tujuan:

Memberikan keyakinan di awal siklus desain bahwa mitigasi sudah optimal.
Berikan bukti empiris bahwa apa yang dibiarkan tanpa perlindungan tidak dapat mengakibatkan perilaku abnormal.
Memberikan penilaian kuantitatif yang merinci efektivitas mitigasi yang diterapkan.

Siemens telah mengembangkan metodologi dan alur kerja terintegrasi untuk memberikan pendekatan sistematis dalam mengukur efektivitas mitigasi yang ada serta menentukan kritisnya logika yang tidak terlindungi. Alur kerja dibagi menjadi empat fase.

Gambar 3 alur mitigasi — Gambar 3. Alur kerja mitigasi SEU Siemens

Partisi Struktural: Langkah pertama dalam alur ini memanfaatkan mesin analisis struktural untuk mengevaluasi fungsi desain yang dikombinasikan dengan mitigasi perangkat keras yang diterapkan untuk melindungi fungsi tersebut. Output dari partisi struktural adalah laporan yang menunjukkan efektivitas mitigasi perangkat keras yang ada serta wawasan mengenai kesenjangan yang ada.

Analisis Injeksi Kesalahan: Mitigasi yang tidak dapat diverifikasi secara struktural merupakan kandidat untuk injeksi kesalahan. Pada fase ini, SEU disuntikkan, disebarkan, dan dampaknya dievaluasi. Keluaran dari analisis injeksi kesalahan adalah laporan klasifikasi kesalahan yang mencantumkan kesalahan mana yang terdeteksi oleh mitigasi perangkat keras atau perangkat lunak dan kesalahan mana yang tidak terdeteksi.

Analisis Propagasi: Lokasi SEU yang tidak terlindungi dievaluasi secara struktural berdasarkan stimulus beban kerja yang diharapkan untuk menentukan kekritisan setiap lokasi dan kemungkinan terjadinya kegagalan fungsional. Output dari analisis propagasi adalah daftar kesalahan yang saat ini tidak dilindungi yang diidentifikasi berdampak pada perilaku fungsional.

Perhitungan Metrik: Data dari analisis struktural, injeksi, dan propagasi dimasukkan ke dalam mesin komputasi metrik dan kokpit visualisasi. Kokpit memberikan wawasan visual mengenai tingkat kegagalan, efektivitas mitigasi, dan kesenjangan yang ada.

Setiap program pengembangan semikonduktor mempunyai karakteristik yang unik. Metodologi yang dijelaskan di atas bersifat fleksibel dan sangat dapat dikonfigurasi, sehingga tim proyek dapat melakukan penyesuaian sesuai kebutuhan.

Kesimpulan

Mitigasi gangguan tunggal terus menjadi tantangan bahkan bagi tim proyek yang paling veteran sekalipun, dan tantangan ini semakin buruk seiring dengan meningkatnya kompleksitas desain dan menyusutnya node teknologi. Terdapat metodologi baru untuk memberikan hasil kuantitatif yang merinci efektivitas mitigasi SEU.

Untuk gambaran lebih rinci tentang metodologi Siemens SEU dan tantangan yang dapat Anda atasi, silakan lihat kertas putih, Mitigasi radiasi selektif untuk sirkuit terpadu, yang juga dapat diakses di Akademi Verifikasi: Mitigasi Radiasi Selektif.

Jacob Wiltgen adalah Manajer Solusi Keamanan Fungsional untuk Siemens EDA. Jacob bertanggung jawab untuk mendefinisikan dan menyelaraskan teknologi keselamatan fungsional di seluruh portofolio Solusi Verifikasi IC. Beliau meraih gelar Bachelor of Science di bidang Teknik Elektro dan Komputer dari University of Colorado Boulder. Sebelum Mentor, Jacob telah memegang berbagai peran desain, verifikasi, dan kepemimpinan yang melakukan pengembangan IC dan SoC di Xilinx, Micron, dan Broadcom.