18582

۱۸۵۸۲

تخمين نرخ خطاي نرم در مدارهاي ديجيتال با استفاده از تحليل آماري زماني ايستا

كارشناسي ارشد

معماري كامپيوتر

بهمن ۱۳۹۶

دكتر مهدي فاضلي

كامپيوتر

با پيشرفت تكنولوژي در حوزه مدارهاي ديجيتال و كاهش شديد مقياس ساخت تراشه‌هاي ديجيتالي علي‌رغم ايجاد سرعت بالا در عملكرد مدار، موضوع قابليت اطمينان را تبديل به موضوعي مهم و چالشي در اين حوزه نموده است. با كوچكتر شدن سايز ترانزيستورها حساسيت آنها نسبت به رخداد اشكال به شدت افزايش يافته است و كوچكترين تحريكي مي‌تواند بر روي عملكرد مدار تاثير بگذارد. از جمله موضوعات مهم در خصوص قابليت اطمينان رخداد خطاي نرم در مدارهاي ديجيتالي است. خطاي نرم بر اثر برخورد يك ذره پر انرژي به سطح تراشه به وجود مي‌آيد. بر اثر برخورد ذره پرانرژي به سطح تراشه يك رويداد گذرا در محل برخورد ايجاد مي‌شود كه باعث تغيير لحظه‌اي مقدار موجود بر روي آن قسمت مدار مي‌شود. اين رويداد مي‌تواند انتشار پيدا كند و به خروجي مدار برسد و مقدار آن را تغيير دهد. تخمين نرخ خطاي نرم براي طراحي مدارهاي ديجيتال تبديل به موضوعي مهم در حوزه قابليت اطمينان مدارها شده است. از جمله عوامل تاثير گذار بر روي نرخ خطاي نرم اثر سالمندي و تغييرپذيري ساخت است كه بايد مدنظر قرار گرفته شود. در اين پايان‌نامه به ارائه روشي براي تخمين نرخ خطاي نرم در مدارهاي ديجيتال پرداخته مي‌شود. در اين روش عوامل تاثير گذار سالمندي و تغييرپذيري فرآيند ساخت به صورت مدل آماري بر روي نرخ خطاي نرم مدنظر قرار گرفته شده است. امكان تحليل تعداد نامتناهي از رويداد گذرا بر روي مدار در روش ارائه شده وجود دارد. در اين پايان‌نامه مقايسه‌اي ميان نرخ خطاي نرم هنگامي كه تاخير دروازه‌ها ثابت درنظر گرفته شده است و هنگامي كه تحت تاثير اثرات سالمندي و تغييرپذيري فرآيند ساخت قرار گرفته مي‌شوند در دوحالت تك رويداد گذرا و چند رويداد گذرا پرداخته شده است. در روش پيشنهادي از مدارهاي محك ISCAS85 استفاده شده است. به منظور انجام تحليل، يك تحريك با رويداد براي انتشار تعداد نامحدودي از رويدادهاي گذرا نوشتيم. نتايج به دست آمده نشان دهنده تفاوت محسوسي ميان اين دو رويكرد در تخمين نرخ خطاي نرم است كه كمترين تفاوت در حدود 2 درصد و بيشترين تفاوت نزديك به 100 درصد است. با توجه به نتايج حاصله، لزوم اعمال تاثيرات ذكر شده در تخمين نرخ خطاي نرم به وضوح مشخص است. واژه‌هاي كليدي: نرخ خطاي نرم، سالمندي، تغييرپذيري فرآيند ساخت، تك رويداد گذرا، چند رويداد گذرا

1396/12/19

3/10/2018 12:00:00 AM

With the advent of technology in the field of digital circuits and the sharp decline in the scale of digital circuits, Although the high speed of the circuit was created, the issue of reliability has become an important and challenging topic in this area. By decrease the size of the transistors, their sensitivity to transient faults has increased sharply, and the slightest stimulation can affect the operation of the circuit. One of the most important issues is the reliability of digital circuits is soft error. Soft error occurs when a high-energy particle hits a chip surface. Due to the impact of a high-energy particle to the chip's surface, a transient event occurs at the point of impact, which causes a change in the amount of current value on that part of the circuit. This event can propagate and reach the circuit output and change its value. The estimation of the soft error rate for the design of digital circuits has become an important issue in the reliability of circuits. Aging effect and process variation are influencing factor on soft error rate that should be considered. This thesis presents a method for estimating soft error rates in digital circuits. In this method, the aging effect and process variation that have an effect in soft error rate are considered as a statistical model. It is possible to analyze the infinite number of transient events on the circuit in the proposed method. In this dissertation, there is a comparison between the soft error rate when the delay of gates is constant and when the delays are affected by the aging effect and process variation, br considering the single-event transient and multiple event transient. In this method, the ISCAS85 circuits have been used. In order to conduct an analysis, we wrote an event driven to propagate an unlimited number of transient events. The results show a significant difference between these two approaches in the estimation of soft error rates, with a minimum difference of 2% and a maximum difference of nearly one. According to the results, applying the effects that mentioned above in the estimation of soft error rate is necessary. Keywords: Soft Error Rate, Aging Effect, Process Variation, Single Event Transient, Multiple Event Transient