단일 이벤트 혼란 완화 분석 및 검증 - Semiwiki

플라톤에 의해 재발행

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우주 기반 애플리케이션의 발전은 정부와 민간 기관 전반에 걸쳐 계속해서 혁신을 주도하고 있습니다. 고급 기능 및 기능 세트에 대한 새로운 요구는 기본 하드웨어에 직접적인 영향을 미치므로 기업은 필요한 성능, 영역 및 전력 이점을 제공하기 위해 더 작은 구조로 마이그레이션하게 됩니다.

동시에 애플리케이션 공간이 발전하고 있으며 이러한 새로운 애플리케이션의 임무 매개변수로 인해 기업은 비전통적인 접근 방식을 평가하게 되었습니다. 상업용 고신뢰성 프로세스(즉, 자동차 설계용으로 개발된 프로세스)는 특정 시나리오의 생존 가능성 요구 사항을 모두 충족하고 개발 일정과 비용을 단축하기 때문에 항공우주 분야에서 고려되고 있습니다.

불행하게도 낮은 지오메트리에서 제공되는 이점은 비용이 들고, 이러한 단점 중 하나는 기본 하드웨어가 일반적으로 SEU(단일 이벤트 업셋)라고 하는 소프트 오류에 더 취약하다는 것입니다. 칩 내의 주요 기능(모두는 아닐지라도)에 대한 중복성 또는 삼중화의 전통적인 접근 방식은 빠르게 비용이 많이 들고 있습니다.

다행히도 새로운 흐름과 자동화는 프로젝트 팀에게 SEU 완화에 대한 통찰력을 제공하고 SEU 완화 아키텍처(라고도 함)를 최적화하는 기능을 제공합니다. 선택적 경화.

먼저 과제를 검토해 보겠습니다.

선택적 강화 과제

항공우주 산업의 피드백에 따르면 SEU 완화에 대한 전통적인 접근 방식에는 많은 함정이 있으며 두 가지 중요한 질문에 답이 없습니다.

미션 크리티컬한 것으로 알려진 설계 요소의 경우 구현된 완화가 얼마나 효과적입니까?
보호되지 않는 설계 요소의 결함으로 인한 실패 가능성을 어떻게 식별할 수 있습니까?

SEU 완화에 대한 기존 접근 방식은 3단계 작업 흐름으로 가장 잘 요약됩니다.

1단계: 전문가 중심 분석을 통해 실패 지점 식별
2단계: 설계 엔지니어가 완화 조치(HW 및/또는 SW) 삽입
3단계: 완화 효과 확인
- 기능적 회귀와 강제 명령을 활용하여 SEU를 주입하는 시뮬레이션
- 이온 노출이 심한 환경에서 실리콘 후 기능 테스트

그림 2 이전 작업 흐름 — 그림 2: SEU 완화에 대한 전통적인 접근 방식

불행하게도 기존 접근 방식에는 다음과 같은 여러 가지 단점이 있습니다.

SEU 완화의 효과를 결정하는 공통 측정(메트릭)이 없습니다.
전문가 중심 분석은 복잡성이 증가함에 따라 반복 가능하거나 확장 가능하지 않습니다.
기능 시뮬레이션에서 수동으로 결함을 강제하려면 상당한 엔지니어링 노력이 필요합니다.
기능 시뮬레이션 및 강제 설명을 사용하여 전체 결함 상태 공간을 분석할 수 없습니다.
디버그 가시성이 제한된 빔 환경에서 테스트할 때 오류 발생 시 후기 주기 식별.

선택적 강화를 지원하는 자동화 및 워크플로

선택적 강화의 가장 중요한 목표는 임무 기능에 중요한 설계 기능을 보호하고 중요하지 않은 기능을 보호하지 않음으로써 비용(전력 및 면적)을 절약하는 것입니다. 이를 한 수준 아래로 요약하면 이 방법론에는 세 가지 목표가 있습니다.

완화가 최적이라는 설계 주기 초기에 확신을 제공합니다.
보호되지 않은 상태로 놔두면 비정상적인 행동이 발생할 수 없다는 경험적 증거를 제공하십시오.
구현된 완화의 효과를 자세히 설명하는 정량적 평가를 제공합니다.

Siemens는 기존 완화의 효과를 측정하고 보호되지 않은 논리의 중요성을 결정하는 체계적인 접근 방식을 제공하기 위한 방법론과 통합 워크플로를 개발했습니다. 워크플로는 4단계로 구분됩니다.

구조적 분할: 흐름의 첫 번째 단계에서는 구조 분석 엔진을 활용하여 기능을 보호하는 구현된 하드웨어 완화와 함께 설계 기능을 평가합니다. 구조적 파티셔닝의 결과는 기존 하드웨어 완화의 효율성과 존재하는 격차에 대한 통찰력을 나타내는 보고서입니다.

오류 주입 분석: 구조적으로 검증할 수 없는 완화는 결함 주입의 후보입니다. 이 단계에서는 SEU가 주입되고 전파되며 영향이 평가됩니다. 결함 주입 분석의 결과는 하드웨어 또는 소프트웨어 완화로 감지된 결함과 감지되지 않은 결함을 나열하는 결함 분류 보고서입니다.

전파 분석: 보호되지 않은 SEU 사이트는 예상되는 작업 부하 자극에 따라 구조적으로 평가되어 사이트별 중요도와 기능 장애가 발생할 가능성을 결정합니다. 전파 분석의 결과는 기능적 동작에 영향을 미치는 것으로 식별된 현재 보호되지 않은 오류 목록입니다.

측정항목 계산: 구조, 주입 및 전파 분석의 데이터는 메트릭 계산 엔진과 시각화 조종석에 제공됩니다. 조종석은 실패율, 완화 효과 및 존재하는 격차에 대한 시각적 통찰력을 제공합니다.

모든 반도체 개발 프로그램에는 고유한 특성이 있습니다. 위에 설명된 방법론은 유연하고 구성 가능성이 높기 때문에 프로젝트 팀이 필요에 따라 조정할 수 있습니다.

결론

단일 이벤트 혼란을 완화하는 것은 가장 숙련된 프로젝트 팀에게도 계속 어려운 과제이며, 설계 복잡성이 증가하고 기술 노드가 축소됨에 따라 이러한 과제는 더욱 악화됩니다. SEU 완화의 효과를 자세히 설명하는 정량적 결과를 제공하기 위한 새로운 방법론이 존재합니다.

Siemens SEU 방법론과 이를 통해 극복할 수 있는 과제에 대한 자세한 내용은 백서를 참조하세요. 집적 회로에 대한 선택적 방사선 완화, 다음에서도 액세스할 수 있습니다. 검증 아카데미: 선택적 방사선 완화.

Jacob Wiltgen은 Siemens EDA의 기능 안전 솔루션 관리자입니다. Jacob은 IC 검증 솔루션 포트폴리오 전반에 걸쳐 기능 안전 기술을 정의하고 조정하는 일을 담당하고 있습니다. 그는 콜로라도 볼더 대학교에서 전기 및 컴퓨터 공학 학사 학위를 취득했습니다. Mentor에 합류하기 전에 Jacob은 Xilinx, Micron 및 Broadcom에서 IC 및 SoC 개발을 수행하는 다양한 설계, 검증 및 리더십 역할을 맡았습니다.