【摘要】：隨著電子信息技術的飛速發(fā)展,集成電路在航空航天等領域中取得了日益廣泛的應用。在宇航環(huán)境中,各種輻射效應會對元器件的性能產(chǎn)生影響,對電子設備的長期工作可靠性產(chǎn)生極大危害。因此,抗輻射元器件的研制對空間技術的發(fā)展具有至關重要的作用。由于我國研究抗輻射加固集成電路設計技術的時間較短,在相關技術和產(chǎn)品線方面與國外相比有較大差距。因此,對集成電路抗輻射加固設計技術進行研究,實現(xiàn)宇航用關鍵元器件技術的自主可控對我國航空航天的發(fā)展具有重大的意義。另外,抗輻射加固專用數(shù)�；旌霞呻娐穬炔靠梢约蓴�(shù)字邏輯功能電路和高性能模擬單元,能夠有效減小系統(tǒng)功耗和面積,具有巨大的應用價值。本文針對上述問題和系統(tǒng)發(fā)展需求,深入研究宇航環(huán)境對集成電路器件性能參數(shù)造成的影響及其對應加固措施,以一款抗輻射加固專用數(shù)�；旌霞呻娐返难兄七^程為載體,對專用數(shù)�；旌霞呻娐沸⌒突�、低功耗和抗輻照加固設計進行研究。主要內容為:1.針對系統(tǒng)的功能、面積和功耗需求,研究數(shù)模混合集成電路小型化、低功耗設計方案,提出一種將專用數(shù)字邏輯功能單元、多通道ADC、多通道RS-422接口電路集成在單芯片中的集成方案。在電路設計中綜合考慮各單元的性能參數(shù)和功耗面積,在版圖設計中通過電源/地分離和隔離環(huán)等措施抑制數(shù)模電路串擾,并選擇合適的管殼封裝,確保產(chǎn)品整體的性能參數(shù)、功耗、面積等滿足系統(tǒng)需求。2.研究宇航環(huán)境下空間輻射對集成電路器件造成的影響,主要針對電離輻射效應和單粒子效應造成的影響提出對應的加固措施,將其應用在該款抗輻射加固專用數(shù)�；旌霞呻娐返脑O計中,以避免或減輕各種輻射效應對集成電路器件造成的性能甚至功能影響,使其能夠在宇航環(huán)境中正常工作。3.研究抗輻照數(shù)字單元庫設計技術,使抗輻射加固數(shù)字電路和版圖可以通過EDA軟件自動綜合生成,解決了數(shù)字電路傳統(tǒng)抗輻射加固設計方法效率低的問題,有效提高了器件的可靠性和環(huán)境適應性。4.通過測試和輻照試驗摸底,證明本電路的常態(tài)功能參數(shù)均滿足設計輸入要求,抗總劑量能力達到100krad(Si),抗單粒子鎖定能力達到75MeV.cm~2/mg,抗單粒子翻轉能力達到37MeV.cm~2/mg。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN792
【圖文】：

器件布板和所占面積接收器FPGA —— —— 1面積要求 40×40=1600為了減小電路的面積，需要將盡可能多的功能單元集成在單個芯片中，并個管殼進行封裝。按照這種思路分析本電路中的各個功能單元：1）數(shù)字邏輯功能電路：工作電壓 5V，最高工作頻率 10MHz；2）RS-422 接收器/驅動器：按照 RS-422 接口協(xié)議，正常工作電壓為 5V；按計輸入要求，最高工作頻率為 10MHz；3）十通道 8 位 ADC：工作電壓 5V，對十通道模擬輸入信號進行分時采樣。按照 1ms 時間內完成一輪十通道模擬信號采樣轉換進行換算，ADC 的時鐘不超過 1MHz。從上面的分析可以看出，該電路中各個功能單元的最高工作頻率接近，工壓均為 5V，可以用統(tǒng)一工藝將上述功能單元全部集成在單個芯片中，用鋁線在同一個芯片內部形成電連接。最終確定的線路結構如圖 2-1 所示。

圖 2-2 專用數(shù)字邏輯電路正向設計流程計和仿真驗證輸入中對專用數(shù)字邏輯電路的功能描述進行 RTL（ve代碼功能滿足要求，需要對其進行非常詳細的功能仿的工作模式進行仿真，還對預計可能發(fā)生的非正常情進入死循環(huán)或發(fā)出錯誤控制信號。使用 gcvs 軟件來確并在服務器中搭建該設計的仿真驗證環(huán)境。具體的仿。其中：保存有仿真控制的 run 腳本，在該目錄下開始啟動仿存所要驗證的 RTL 代碼和用于仿真的 filelist；保存驗證環(huán)境的各組件，頂層 testbench 和 interface下保存的各個仿真用例文件；保存仿真編譯和執(zhí)行產(chǎn)生的中間文件，以及各 TC log 文件，覆蓋率文件等。

圖 2-3 仿真驗證環(huán)境下的目錄結構仿真驗證中采用 SV 語言+VMM 驗證方法學的架構搭建，驗證平臺的結構如圖 2-4 所示。在頂層 testbench 里面例化了 program，其里面包含了所有用—TC。仿真時，各 TC 約束接口向代碼邏輯發(fā)送配置及激勵信號。仿真運行.fsdb 格式的波形文件，通過 verdi 軟件（即 debussy）觀測波形文件，來確認結果是否正確。驗證環(huán)境里包括了一個用 csh 腳本語言編寫的 run 文件，其可實現(xiàn) VCS 仿的控制和啟動仿真，波形文件的保存、收集覆蓋率等功能。TC通過debussy觀測TestbenchProgram檢查仿真報告DUT

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本文編號：2788658