本發(fā)明屬于電子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種總劑量效應(yīng)的探測方法及裝置。

背景技術(shù)：

空間輻射環(huán)境中的輻射粒子會對航天器的電子系統(tǒng)造成嚴重的影響，引起各種輻射效應(yīng)，其中對半導(dǎo)體影響最大的輻射效應(yīng)是總劑量效應(yīng)和單粒子效，集成電路的總劑量效應(yīng)是目前航天電子領(lǐng)域在輻照效應(yīng)研究方面的重點和難點問題，總劑量效應(yīng)會導(dǎo)致單個mos器件閾值電壓的漂移，還會導(dǎo)致集成電路的電路速度降低、電參數(shù)漂移、功耗增加甚至功能失效。

目前基于總劑量效應(yīng)的可靠性測試方法采用模擬輻射源進行地面試驗為主，試驗中可采用原位測試和移位測試，對于某些器件或在某些條件下還要進行退火試驗，在總劑量效應(yīng)的測試過程中，主要以統(tǒng)計的方式監(jiān)測在一定的輻射劑量下電參數(shù)和電路功能參數(shù)的變化，再根據(jù)參數(shù)變化去分析電路或器件的總劑量效應(yīng)的機理。在大規(guī)模集成電路中受芯片測試端口的限制，這種方式不能觀測到芯片內(nèi)部每個邏輯單元的狀態(tài)，無法準確地找到電路功能失效的臨界條件，也無法定位出失效邏輯單元的分布，所以無法對邏輯單元失效機理進行準確高效的研究。

此外，總劑量效應(yīng)對于用于密碼安全的芯片來說，還是安全性的一大威脅?？倓┝啃?yīng)可作為錯誤注入攻擊的一種重要攻擊方式，輻射劑量的累加可能會導(dǎo)致密碼電路的加解密運算出錯，引起密碼信息的泄露，因此對安全芯片的總劑量效應(yīng)進行研究顯得十分重要和迫切。然而，目前對總劑量效應(yīng)的研究更多只是關(guān)注電路的可靠性，并沒有針對密碼電路的安全性進行深入的研究，且傳統(tǒng)的測試分析方法只評價總體電路的統(tǒng)計性能，沒有測試出電路中對總劑量輻射敏感的邏輯單元，更不能定位出這些敏感單元，所以不能有針對性地指導(dǎo)芯片的可靠性和安全性設(shè)計。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種總劑量效應(yīng)的探測方法及裝置，旨在解決由于現(xiàn)有技術(shù)無法觀測到芯片內(nèi)部每個邏輯單元在總劑量輻照后的狀態(tài)，也無法定位到芯片內(nèi)對總劑量效應(yīng)敏感的邏輯單元的問題。

一方面，本發(fā)明提供了一種總劑量效應(yīng)的探測方法，所述方法包括下述步驟：

對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計；

構(gòu)造所述待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，生成所述原始信號的觀測矩陣；

根據(jù)所述觀測矩陣中的行向量，生成對應(yīng)的測試向量集；

對預(yù)設(shè)數(shù)量個所述待測芯片進行總劑量輻照，通過所有測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片進行測試，以確定所述輻照后的待測芯片是否出錯；

當確定所述輻照后的待測芯片出錯時，根據(jù)所述所有測試向量集的測試結(jié)果和所述觀測矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)所述壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法，生成并輸出所述待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

另一方面，本發(fā)明提供了一種總劑量效應(yīng)的探測裝置，所述裝置包括：

電路設(shè)計模塊，用于對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計；

矩陣生成模塊，用于構(gòu)造所述待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，生成所述原始信號的觀測矩陣；

向量集生成模塊，用于根據(jù)所述觀測矩陣中的行向量，生成對應(yīng)的測試向量集；

輻照測試模塊，用于對預(yù)設(shè)數(shù)量個所述待測芯片進行總劑量輻照，通過所有測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片進行測試，以確定所述輻照后的待測試芯片是否出錯；以及

敏感輸出模塊，用于當確定所述輻照后的待測芯片出錯時，根據(jù)所述所有測試向量集的測試結(jié)果和所述觀測矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)所述壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法，生成并輸出所述待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

本發(fā)明對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計，為可測性設(shè)計后的芯片構(gòu)造總劑量效應(yīng)的原始信號，并根據(jù)壓縮感知理論，生成該原始信號的觀測矩陣，生成該觀測矩陣每行向量對應(yīng)的測試向量集，接著對預(yù)設(shè)數(shù)量個相同的待測芯片同時進行總劑量輻照，由所有的測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片進行測試，根據(jù)測試結(jié)果確定待測芯片在輻照下是否出錯，當出錯時，根據(jù)所有測試結(jié)果和觀測矩陣，構(gòu)建用于生成待測芯片總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號的壓縮感知方程，根據(jù)重構(gòu)信號即可生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而通過可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論提高了信號重構(gòu)效率和重構(gòu)準確性，高效、準確地定位了待測芯片內(nèi)部對總劑量效應(yīng)敏感的邏輯單元，進而能夠快速判斷出待測芯片的總劑量效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例一提供的總劑量效應(yīng)的探測方法的實現(xiàn)流程圖；

圖2是本發(fā)明實施例一提供的待測芯片內(nèi)部的總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布圖；

圖3是本發(fā)明實施例一提供的生成待測芯片總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布過程中冗余比與重構(gòu)準確率的關(guān)系圖；

圖4是本發(fā)明實施例二提供的總劑量效應(yīng)的探測方法的實現(xiàn)流程圖；

圖5為本發(fā)明實施例三提供的總劑量效應(yīng)的探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖6是本發(fā)明實施例四提供的總劑量效應(yīng)的探測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的具體實現(xiàn)進行詳細描述：

實施例一：

圖1示出了本發(fā)明實施例一提供的總劑量效應(yīng)的探測方法的實現(xiàn)流程，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，詳述如下：

在步驟s101中，對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計。

本發(fā)明實施例適用于測試芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布的系統(tǒng)或平臺。對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計，以利用可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來。具體地，可先根據(jù)待測芯片中電路的規(guī)模確定掃描鏈的條數(shù)，再采用可測性設(shè)計工具(例如dftcompiler)將電路中的寄存器用全掃描的方式插入到掃描鏈中。

在步驟s102中，構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，生成原始信號的觀測矩陣。

在本發(fā)明實施例中，可根據(jù)待測芯片中邏輯單元對總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，待測芯片內(nèi)部總劑量的敏感性狀態(tài)可根據(jù)待測芯片內(nèi)部邏輯單元的屬性確定。具體地，原始信號可表示為x＝[x1,x2,…,xi,…,xn]^t，其中，xi表示待測芯片中邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是可靠還是敏感，當xi＝0時可認為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下具有可靠性，當xi＝1時可認為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是敏感的，n為待測芯片內(nèi)邏輯單元的總數(shù)。

在本發(fā)明實施例中，電路內(nèi)部敏感邏輯單元的數(shù)目或分布與電路內(nèi)部所有邏輯單元相比具有稀疏性，即可認為原始信號具有稀疏性，因此省略壓縮感知中對原始信號進行稀疏變換的步驟，或者可理解為原始信號的稀疏基矩陣為單位矩陣。

在本發(fā)明實施例中，接著構(gòu)造原始信號的觀測矩陣，根據(jù)壓縮感知理論，可知觀測矩陣與稀疏基矩陣之間應(yīng)滿足約束等距性或非相干性，由于任意給定的矩陣都與隨機矩陣具有很大非相干性，常采用隨機矩陣作為觀測矩陣。在本發(fā)明實施例中原始信號為0-1分布的離散信號，測試結(jié)果為待測芯片總劑量輻照后內(nèi)部出錯的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測矩陣用來表示待測芯片中對應(yīng)的邏輯單元是否被測，因此觀測矩陣應(yīng)當為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機矩陣設(shè)置為原始信號的觀測矩陣。

在步驟s103中，根據(jù)觀測矩陣中的行向量，生成對應(yīng)的測試向量集。

在本發(fā)明實施例中，觀測矩陣中的每個行向量對應(yīng)一個測試向量集，一個測試向量集可用來測試一個待測芯片。

具體地，根據(jù)觀測矩陣當前行向量中每個位置的數(shù)值確定該位置對應(yīng)的邏輯單元是否為待測單元，例如，當該位置的數(shù)值為1時，對應(yīng)的邏輯單元為待測單元，當該位置的數(shù)值為0時，對應(yīng)的邏輯單元不為待測單元。確定后，采用可測性設(shè)計中的測試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測單元的測試向量，這些測試向量構(gòu)成該行向量對應(yīng)的測試向量集。如此，可生成觀測矩陣中每個行向量對應(yīng)的測試向量集。

在步驟s104中，對預(yù)設(shè)數(shù)量個待測芯片進行總劑量輻照，通過所有測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片進行測試，以確定輻照后的待測芯片是否出錯。

在本發(fā)明實施例中，每一次總劑量效應(yīng)測試的時間通常在十幾個小時以上、電路中的邏輯單元通常有成千上百個，為了更快、更準確地對待測芯片中邏輯單元的狀態(tài)進行監(jiān)測，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個與待測芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時進行總劑量輻照。具體地，總劑量輻射環(huán)境可采用模擬輻射源進行地面試驗的方式，模擬射線源可為γ射線、電子加速器的電子束以及x射線源，預(yù)設(shè)數(shù)量為觀測矩陣的行數(shù)，也為測試向量集的數(shù)量。

在本發(fā)明實施例中，通過每個測試向量集中的測試向量對相應(yīng)待測芯片中的待測單元進行測試，每個測試向量集的測試結(jié)果為相應(yīng)待測芯片中輻照后出錯的邏輯單元數(shù)目，因此在確定輻照后的待測芯片是否出錯的同時獲得待測芯片內(nèi)部的出錯邏輯單元數(shù)目。

可選地，也可對一塊芯片進行多次輻照，每次使用一個測試向量集對其進行測試。

在步驟s105中，當確定輻照后的待測芯片出錯時，根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法，生成并輸出待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實施例中，當確定待測芯片在輻照下出錯時，可根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣構(gòu)建用于生成待測芯片總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號的壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法對壓縮感知方程進行非線性優(yōu)化，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號，該重構(gòu)信號即待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

具體地，壓縮感知方程可表示為：

y＝φx'，即其中，y為測試結(jié)果，φ為觀測矩陣，x'為重構(gòu)信號，a11、a12等為觀測矩陣中的數(shù)據(jù)。當xi'＝0時認為邏輯單元ri在總劑量輻照下是可靠的，當xi'＝1時認為邏輯單元ri在總劑量輻照下是敏感的。作為示例地，圖2為待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，圖2中的圓點為待測芯片內(nèi)部對總劑量效應(yīng)敏感的邏輯單元。

優(yōu)選地，采用信號恢復(fù)精度高的凸優(yōu)化算法求解壓縮感知方程，有效地提高待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號的重構(gòu)精度。

優(yōu)選地，如圖3所示，當冗余比(觀測矩陣的行數(shù)與稀疏度的比例)大于等于4時，待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號的效果最好，即重構(gòu)準確率最高。其中，稀疏度為原始信號中1的個數(shù)，圖3中的橫坐標為冗余比，縱坐標為重構(gòu)準確率，重構(gòu)準確率為重構(gòu)信號中正確數(shù)據(jù)與重構(gòu)信號總規(guī)模的比率，圖3中的曲線1至5依次表示當一次測試下被觀測的寄存器數(shù)目分別為200、100、50、25、13個時冗余比和重構(gòu)準確率的關(guān)系。

在本發(fā)明實施例中，通過可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測試向量集的測試結(jié)果，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準確地定位待測芯片內(nèi)部對總劑量輻照敏感的邏輯單元，快速判斷出待測芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

實施例二：

圖4示出了本發(fā)明實施例二提供的總劑量效應(yīng)的探測方法的實現(xiàn)流程，詳述如下：

在步驟s401中，對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計。

在本發(fā)明實施例中，對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計，以利用可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來。

在步驟s402中，構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，生成原始信號的觀測矩陣。

在本發(fā)明實施例中，可根據(jù)待測芯片中邏輯單元對總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號。根據(jù)壓縮感知理論，原始信號的觀測矩陣可為隨機矩陣，由于本發(fā)明實施例中原始信號為0-1分布的離散信號，測試結(jié)果為待測芯片總劑量輻照后內(nèi)部出錯的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測矩陣用來表示待測芯片中對應(yīng)的邏輯單元是否為待測單元，因此觀測矩陣應(yīng)當為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機矩陣設(shè)置為原始信號的觀測矩陣。

在步驟s403中，根據(jù)觀測矩陣中的行向量，生成對應(yīng)的測試向量集。

在本發(fā)明實施例中，根據(jù)觀測矩陣當前行向量中每個位置的數(shù)值確定該位置對應(yīng)的邏輯單元是否為待測單元，采用可測性設(shè)計中的測試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測單元的測試向量，這些測試向量構(gòu)成該行向量對應(yīng)的測試向量集，如此，可生成觀測矩陣中每個行向量對應(yīng)的測試向量集。

在步驟s404中，對預(yù)設(shè)數(shù)量個待測芯片進行總劑量輻照，通過所有測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片進行測試。

在本發(fā)明實施例中，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個與待測芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時進行總劑量輻照，并通過每個測試向量集中的測試向量對相應(yīng)待測芯片中的待測單元進行測試，每個測試向量集的測試結(jié)果為相應(yīng)待測芯片中輻照后出錯的邏輯單元數(shù)目。

在步驟s405中，確定輻照后的待測芯片是否出錯。

在本發(fā)明實施例中，在通過每個測試向量集中的測試向量對相應(yīng)待測芯片中的待測單元進行測試后，根據(jù)測試結(jié)果可確定輻照后的待測芯片是否出錯，當待測芯片在輻照下出錯時，執(zhí)行步驟s406，當待測芯片在輻照下未出錯時，執(zhí)行步驟s407。

在步驟s406中，根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法，生成并輸出待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實施例中，可根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣構(gòu)建用于生成待測芯片總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號的壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法和壓縮感知方程，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號，該重構(gòu)信號即待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在步驟s407中，增加總劑量輻照的輻照劑量。

在本發(fā)明實施例中，通過增加總劑量輻照的輻照劑量加大待測芯片的總劑量效應(yīng)。在增大了輻照劑量后，重新對待測芯片進行輻照和測試，直至待測芯片在輻照后出錯，即出現(xiàn)發(fā)生錯誤的邏輯單元。

在本發(fā)明實施例中，通過可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測試向量集的測試結(jié)果，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準確地定位待測芯片內(nèi)部對總劑量輻照敏感的邏輯單元，進而能夠快速判斷出待測芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實現(xiàn)上述實施例方法中的全部或部分步驟是可以通過程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質(zhì)中，所述的存儲介質(zhì)，如rom/ram、磁盤、光盤等。

實施例三：

圖5示出了本發(fā)明實施例三提供的總劑量效應(yīng)的探測裝置的結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實施例相關(guān)的部分，其中包括：

電路設(shè)計模塊51，用于對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計。

在本發(fā)明實施例中，對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計，以利用可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來。

矩陣生成模塊52，用于構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，生成原始信號的觀測矩陣。

在本發(fā)明實施例中，可根據(jù)待測芯片中邏輯單元對總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，待測芯片內(nèi)部總劑量的敏感性狀態(tài)可根據(jù)待測芯片內(nèi)部邏輯單元的屬性確定。具體地，原始信號可表示為x＝[x1,x2,…,xi,…,xn]^t，其中，xi表示待測芯片中邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是可靠還是敏感，當xi＝0時可認為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下具有可靠性，當xi＝1時可認為邏輯單元ri在總劑量效應(yīng)輻照下是敏感的，n為待測芯片內(nèi)邏輯單元的總數(shù)。

在本發(fā)明實施例中，電路內(nèi)部敏感邏輯單元的數(shù)目或分布與電路內(nèi)部所有邏輯單元相比具有稀疏性，即可認為原始信號具有稀疏性，因此省略壓縮感知中對原始信號進行稀疏變換的步驟，或者可理解為原始信號的稀疏基矩陣為單位矩陣。

在本發(fā)明實施例中，接著構(gòu)造原始信號的觀測矩陣，根據(jù)壓縮感知理論，可知觀測矩陣與稀疏基矩陣之間應(yīng)滿足約束等距性或非相干性，由于任意給定的矩陣都與隨機矩陣具有很大非相干性，常采用隨機矩陣作為觀測矩陣。在本發(fā)明實施例中冤死信號為0-1分布的離散信號，測試結(jié)果為待測芯片總劑量輻照后出錯的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測矩陣用來表示芯片中對應(yīng)的邏輯單元是否被測，因此觀測矩陣應(yīng)當為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機矩陣設(shè)置為原始信號的觀測矩陣。

向量集生成模塊53，用于根據(jù)觀測矩陣中的行向量，生成對應(yīng)的測試向量集。

在本發(fā)明實施例中，觀測矩陣中的每個行向量對應(yīng)一個測試向量集，一個測試向量集可用來測試一個待測芯片。根據(jù)觀測矩陣當前行向量中每個位置的數(shù)值確定該位置對應(yīng)的邏輯單元是否為待測單元，例如，當該位置的數(shù)值為1時，對應(yīng)的邏輯單元為待測單元，當該位置的數(shù)值為0時，對應(yīng)的邏輯單元不為待測單元。確定后，采用可測性設(shè)計中的測試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測單元的測試向量，這些測試向量構(gòu)成該行向量對應(yīng)的測試向量集。如此，可生成觀測矩陣中每個行向量對應(yīng)的測試向量集。

輻照測試模塊54，用于對預(yù)設(shè)數(shù)量個待測芯片進行總劑量輻照，通過所有測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片進行測試，以確定輻照后的待測試芯片是否出錯。

在本發(fā)明實施例中，每一次總劑量效應(yīng)測試的時間通常在十幾個小時以上、電路中的邏輯單元通常有成千上百個，為了更快、更準確地對待測芯片中邏輯單元的狀態(tài)進行監(jiān)測，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個與待測芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時進行總劑量輻照。再通過每個測試向量集中的測試向量對相應(yīng)待測芯片中的待測單元進行測試，每個測試向量集的測試結(jié)果為相應(yīng)待測芯片中輻照后出錯的邏輯單元數(shù)目，因此在確定輻照后的待測芯片是否出錯的同時獲得待測芯片內(nèi)部的出錯邏輯單元數(shù)目。

可選地，也可對一塊芯片進行多次輻照，每次使用一個測試向量集對其進行測試。

敏感輸出模塊55，用于當確定輻照后的待測芯片出錯時，根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣，生成壓縮感知方程，根據(jù)壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法，生成并輸出待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實施例中，當確定待測芯片在輻照下出錯時，可根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣構(gòu)建用于生成待測芯片總劑量效應(yīng)重構(gòu)信號的壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法對壓縮感知方程進行非線性優(yōu)化，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號，該重構(gòu)信號即待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

具體地，壓縮感知方程可表示為：

y＝φx'，即其中，y為測試結(jié)果，φ為觀測矩陣，x'為重構(gòu)信號，a11、a12等為觀測矩陣中的數(shù)據(jù)。當xi'＝0時認為邏輯單元ri在總劑量輻照下是可靠的，當xi'＝1時認為邏輯單元ri在總劑量輻照下是敏感的。

在本發(fā)明實施例中，通過可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測試向量集的測試結(jié)果，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準確地定位待測芯片內(nèi)部對總劑量輻照敏感的邏輯單元，快速判斷出待測芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

實施例四：

圖6示出了本發(fā)明實施例四提供的總劑量效應(yīng)的探測裝置的結(jié)構(gòu)，其中包括：

電路設(shè)計模塊61，用于對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計。

在本發(fā)明實施例中，對待測芯片中的電路進行可測性設(shè)計，以利用可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻照下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來。

矩陣生成模塊62，用于構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號，生成原始信號的觀測矩陣。

在本發(fā)明實施例中，可根據(jù)待測芯片中邏輯單元對總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造待測芯片總劑量效應(yīng)的原始信號。根據(jù)壓縮感知理論，原始信號的觀測矩陣可為隨機矩陣，由于本發(fā)明實施例中原始信號為0-1分布的離散信號，測試結(jié)果為待測芯片總劑量輻照后內(nèi)部出錯的邏輯單元數(shù)目，是大于等于0的整數(shù)，觀測矩陣用來表示待測芯片中對應(yīng)的邏輯單元是否為待測單元，因此觀測矩陣應(yīng)當為0-1分布的整數(shù)。具體地，可將0-1分布的伯努利隨機矩陣設(shè)置為原始信號的觀測矩陣。

向量集生成模塊63，用于根據(jù)觀測矩陣中的行向量，生成對應(yīng)的測試向量集。

在本發(fā)明實施例中，根據(jù)觀測矩陣當前行向量中每個位置的數(shù)值確定該位置對應(yīng)的邏輯單元是否為待測單元，采用可測性設(shè)計中的測試向量產(chǎn)生工具生產(chǎn)該行向量確定的所有待測單元的測試向量，這些測試向量構(gòu)成該行向量對應(yīng)的測試向量集，如此，可生成觀測矩陣中每個行向量對應(yīng)的測試向量集。

輻照測試模塊64，用于對預(yù)設(shè)數(shù)量個待測芯片進行總劑量輻照，通過所有測試向量集對輻照后對應(yīng)的待測芯片內(nèi)進行測試，確定輻照后的待測芯片是否出錯。

在本發(fā)明實施例中，可將預(yù)設(shè)數(shù)量個與待測芯片相同的芯片放入預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境同時進行總劑量輻照，并通過每個測試向量集中的測試向量對相應(yīng)待測芯片中的待測單元進行測試，每個測試向量集的測試結(jié)果為相應(yīng)待測芯片中輻照后出錯的邏輯單元數(shù)目。因此在確定輻照后的待測芯片是否出錯的同時獲得待測芯片內(nèi)部的出錯邏輯單元數(shù)目。

敏感輸出模塊65，用于當確定輻照后的待測芯片出錯時，根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣，生成壓縮感知方程和預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法，生成并輸出待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

在本發(fā)明實施例中，當待測芯片在輻照下出錯時，可根據(jù)所有測試向量集的測試結(jié)果和觀測矩陣構(gòu)建壓縮感知方程，通過預(yù)設(shè)的信號重構(gòu)算法和壓縮感知方程，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的重構(gòu)信號，該重構(gòu)信號即待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布。

劑量增加模塊66，用于當確定輻照后的待測芯片未出錯時，增加總劑量輻照的輻照劑量。

在本發(fā)明實施例中，通過增加總劑量輻照的輻照劑量來加大總劑量效應(yīng)。在增大了輻照劑量后，重新由輻照測試模塊64對待測芯片進行輻照和測試，直至待測芯片在輻照后出錯，即待測芯片中出現(xiàn)發(fā)生錯誤的邏輯單元。

優(yōu)選地，矩陣生成模塊62包括原始信號構(gòu)造模塊621和觀測矩陣設(shè)置模塊622，其中：

原始信號構(gòu)造模塊621，用于根據(jù)待測芯片中邏輯單元是否對總劑量效應(yīng)的敏感性狀態(tài)，構(gòu)造原始信號；以及

觀測矩陣設(shè)置模塊622，用于將預(yù)設(shè)的伯努利隨機矩陣設(shè)置為原始信號的觀測矩陣。

優(yōu)選地，向量集生成模塊63包括測試向量生成模塊631和測試向量集生成模塊632，其中：

測試向量生成模塊631，用于依次根據(jù)觀測矩陣中每個行向量，確定待測芯片內(nèi)部的邏輯單元中的待測單元，并生成待測單元的測試向量；以及

測試向量集生成模塊632，用于將待測芯片中所有待測單元的測試向量構(gòu)成一個測試向量集，每個行向量對應(yīng)一個測試向量集。

優(yōu)選地，輻照測試模塊64包括輻照模塊641和測試模塊642，其中：

輻照模塊641，用于在預(yù)設(shè)的總劑量輻射環(huán)境中對預(yù)設(shè)數(shù)量個待測芯片進行輻照；以及

測試模塊642，用于通過每個測試向量集對輻照后相應(yīng)的待測芯片進行測試，確定輻照后的待測芯片是否出錯，并獲得每個輻照后的待測芯片的出錯邏輯單元數(shù)目。

在本發(fā)明實施例中，通過可測性設(shè)計的可控性和可觀性將待測芯片在總劑量輻射環(huán)境下的內(nèi)部狀態(tài)通過后續(xù)構(gòu)造的測試向量集所對應(yīng)的測試結(jié)果反應(yīng)出來，通過壓縮感知理論和測試向量集的測試結(jié)果，生成待測芯片內(nèi)部總劑量效應(yīng)的敏感邏輯單元分布，從而高效、準確地定位待測芯片內(nèi)部對總劑量輻照敏感的邏輯單元，快速判斷出待測芯片的輻射效應(yīng)可靠性程度以及輻照條件與輻照效應(yīng)之間的關(guān)系。

在本發(fā)明實施例中，總劑量效應(yīng)的探測裝置的各單元可由相應(yīng)的硬件或軟件單元實現(xiàn)，各單元可以為獨立的軟、硬件單元，也可以集成為一個軟、硬件單元，在此不用以限制本發(fā)明。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。