ניתוח ואימות של הקלה באירוע בודד - Semiwiki

הועלה מחדש על ידי אפלטון

עוקב: 0

האבולוציה של יישומים מבוססי חלל ממשיכה להניע חדשנות בין גופים ממשלתיים ופרטיים. לדרישות החדשות ליכולות וערכות תכונות מתקדמות יש השפעה ישירה על החומרה הבסיסית, מה שמניע חברות לעבור לגאומטריות קטנות יותר כדי לספק את הביצועים, השטח וההספק הנדרשים.

במקביל, מרחב היישומים מתפתח, ופרמטרי המשימה עבור יישומים חדשים אלה גורמים לחברות להעריך גישות לא מסורתיות. תהליכי אמינות מסחרית גבוהה (כלומר, אלו שפותחו עבור תכנוני רכב) נבחנים עבור תעופה וחלל מכיוון שהם עומדים הן בדרישות השרידות של תרחישים מסוימים ומספקים לוחות זמנים ועלות פיתוח מופחתים.

לרוע המזל, היתרונות הניתנים בגיאומטריות נמוכות יותר גובים מחיר, ואחד החסרונות הללו הוא שהחומרה הבסיסית רגישה יותר לשגיאות רכות, המכונה בדרך כלל הפרעות באירוע בודד (SEU). הגישות המסורתיות של יתירות או משולש על הפונקציות הבולטות (אם לא כל) בתוך השבב הופכות במהירות לעלות אוסרנית.

למרבה המזל, זרימות ואוטומציה חדשים מספקים לצוותי הפרויקט תובנות לגבי הפחתת SEU ומציעים את היכולת לייעל את ארכיטקטורת הפחתת ה-SEU, המכונה גם התקשות סלקטיבית.

איור 1 מגמות נהיגה — איור 1. מגמות הנעה להפחתת קרינה סלקטיבית

ראשית, בואו נסקור את האתגרים.

אתגרי התקשות סלקטיביות

משוב מתעשיית התעופה והחלל מצביע על כך שלגישה המסורתית להפחתת SEU יש מלכודות רבות ומותירה שתי שאלות חשובות ללא מענה.

עבור מרכיבי העיצוב הידועים כקריטיים למשימה, כמה יעילה ההפחתה המיושמת?
כיצד אוכל לזהות את פוטנציאל הכשל עקב תקלות באלמנטים עיצוביים שאינם מוגנים?

הגישה המסורתית להפחתת SEU מתמצתת בצורה הטובה ביותר בתהליך עבודה בן שלושה שלבים.

שלב 1: זיהוי נקודות כשל באמצעות ניתוח מונחה מומחים
שלב 2: מהנדסי תכנון מכניסים את ההפחתה (HW ו/או SW)
שלב 3: ודא את יעילות ההפחתה
- סימולציה הממנפת רגרסיות פונקציונליות ופקודות כוח להזרקת SEUs
- בדיקה תפקודית לאחר סיליקון בחשיפה ליונים כבדה

איור 2 זרימת עבודה ישנה — איור 2: הגישה המסורתית להפחתת SEU

למרבה הצער, לגישה המסורתית יש מספר חסרונות, כולל:

אין מדידה נפוצה (מדד) שקובעת את יעילות ההפחתה של SEU.
ניתוח מונחה מומחים אינו ניתן לשחזור או להרחבה ככל שהמורכבות עולה.
כפייה ידנית של תקלות בסימולציה פונקציונלית דורשת מאמץ הנדסי משמעותי.
חוסר יכולת לנתח את מרחב מצב התקלה המלא באמצעות סימולציה פונקציונלית והצהרות כוח.
זיהוי מחזור מאוחר של כשלים בעת בדיקה בסביבת קרן לצד נראות מוגבלת של ניפוי באגים כשהם מתרחשים.

אוטומציה וזרימות עבודה התומכות בהקשחה סלקטיבית

מטרת העל של הקשחה סלקטיבית היא להגן על פונקציות עיצוב שהן קריטיות לתפקוד המשימה ולחסוך בעלויות (הספק ושטח) על ידי השארת פונקציות לא קריטיות ללא הגנה. למתודולוגיה יש שלוש מטרות אם מרתיח את זה לרמה נמוכה:

ספק ביטחון מוקדם במחזור התכנון שההפחתה היא מיטבית.
ספק ראיות אמפיריות לכך שמה שנותר ללא הגנה אינו יכול לגרום להתנהגות חריגה.
לספק הערכה כמותית המפרטת את האפקטיביות של ההפחתה המיושמת.

סימנס פיתחה מתודולוגיה וזרימת עבודה משולבת כדי לספק גישה שיטתית במדידת האפקטיביות של מיתוג קיים, כמו גם בקביעת הקריטיות של לוגיקה לא מוגנת. זרימת העבודה מחולקת לארבעה שלבים.

איור 3 זרימת הקלה — איור 3. זרימת העבודה להפחתת ה-SEU של סימנס

חלוקה מבנית: השלב הראשון בזרימה ממנף מנועי ניתוח מבניים כדי להעריך פונקציות עיצוב בשילוב עם הפחתת החומרה המיושמת המגנה על הפונקציה. הפלט של חלוקה מבנית הוא דוח המציין את האפקטיביות של הפחתת החומרה הקיימת וכן תובנות לגבי הפערים הקיימים.

ניתוח הזרקת תקלות: הקלה שלא ניתן לאמת מבחינה מבנית מועמדות להזרקת תקלות. בשלב זה, SEUs מוזרקים, מופצים ומוערכים את ההשפעה. הפלט של ניתוח הזרקת תקלות הוא דוח סיווג תקלות המפרט אילו תקלות זוהו על ידי חומרה או תוכנה מיתוג ואילו תקלות לא זוהו.

ניתוח ריבוי: אתרי ה-SEU שנותרו ללא הגנה מוערכים בצורה מבנית תחת גירוי עומס עבודה צפוי כדי לקבוע את קריטיות האתר ואת ההסתברות שלו להוביל לכשל תפקודי. הפלט של ניתוח התפשטות הוא רשימה של תקלות לא מוגנות כרגע אשר זוהו כדי להשפיע על התנהגות תפקודית.

חישוב מדדים: נתונים מניתוח מבנים, הזרקה והתפשטות מזינים את מנוע חישוב המדדים ואת תא הטייס להדמיה. תא הטייס מספק תובנות חזותיות לגבי שיעור הכשל, יעילות ההפחתה וכל פערים שקיימים.

לכל תוכנית פיתוח מוליכים למחצה יש מאפיינים ייחודיים. המתודולוגיה שתוארה לעיל היא גמישה וניתנת להגדרה גבוהה, ומאפשרת לצוותי הפרויקט להתאים לפי הצורך.

סיכום

הפחתת התקלות באירוע בודד ממשיכה לאתגר אפילו את צוותי הפרויקטים הוותיקים ביותר, והאתגר הזה מתגבר ככל שמורכבות העיצוב עולה וצמתי הטכנולוגיה מתכווצים. קיימות מתודולוגיות חדשות כדי לספק תוצאות כמותיות המפרטות את היעילות של הפחתת SEU.

לתצוגה מפורטת יותר של מתודולוגיית סימנס SEU והאתגרים שהיא תעזור לך להתגבר עליהם, עיין במסמך הלבן, הפחתת קרינה סלקטיבית עבור מעגלים משולבים, שאליו ניתן לגשת גם בכתובת אקדמיית אימות: הפחתת קרינה סלקטיבית.

Jacob Wiltgen הוא מנהל פתרונות בטיחות פונקציונליים של סימנס EDA. ג'ייקוב אחראי על הגדרה והתאמה של טכנולוגיות בטיחות פונקציונליות על פני פורטפוליו של פתרונות אימות IC. הוא בעל תואר ראשון בהנדסת חשמל ומחשבים מאוניברסיטת קולורדו בולדר. לפני מנטור, ג'ייקוב מילא תפקידי עיצוב, אימות ומנהיגות שונים בביצוע פיתוח IC ו-SoC ב-Xilinx, Micron וברודקום.