АО "ЭНПО СПЭЛС"

НТГ "ПЛИС, БМК и интерфейсные СБИС"

E-mail Печать PDF
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС №2
Группа «Программируемые логические интегральные схемы,
базовые матричные кристаллы и интерфейсные СБИС»
(группа «ПЛИС, БМК и интерфейсные СБИС»)

Руководитель группы: к.т.н. Бобровский Дмитрий Владимирович –  Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , +7-926-170-66-60

Группа обеспечивает полный цикл испытаний программируемых логических интегральных схем (ПЛИС), базовых матричных кристаллов (БМК) и интерфейсных схем на стойкость к воздействию внешних радиационных факторов. В работе группы «Программируемые логические схемы, базовые матричные кристаллы и интерфейсные интегральные схемы» выделяются четыре основных направления:

1. Исследование и испытание ПЛИС и БМК на стойкость к воздействию внешних радиационных факторов. Среди испытанных изделий можно выделить таких производителей современной микроэлектроники как: ОАО «КТЦ Электроника», ОАО «НИИМЭ и Микрон», ОАО «Ангстрем», ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е.Седакова», Altera, Actel, Xilinx и др. Также проводятся испытания и исследования конфигурационной памяти (КП) для ПЛИС, т.к. радиационная стойкость КП является важным фактором при создании аппаратуры космического и специального применения. На базе оборудования ф. National Instruments создан комплекс для функционального и параметрического контроля ПЛИС и БМК, позволяющий проводить программирование ПЛИС, чтение конфигурационной памяти и тестирование различных блоков ПЛИС (распределенная память, конфигурационная память, логика, встроенные процессоры, высокоскоростные приемопередатчики и т.д.).

2. Исследование и испытание интерфейсных СБИС на стойкость к воздействию внешних радиационных факторов. Проводятся испытания широкой номенклатуры интерфейсных СБИС (RS-232/485, Ethernet, FibreChannel, CAN, ГОСТ Р 52070-2003 / MILSTD 1553 и т.д.) отечественных и зарубежных производителей: ЗАО НТЦ «Модуль», НИИСИ РАН, ОАО НПО «Физика», ОАО «РИРВ», НПО Автоматики, ЗАО «ПКК Миландр», ОАО «Интеграл», HOLT, DDC, InnovaSemiconductor, TexasInstrumentsи др.

3. Испытания одноплатных компьютеров и периферийных модулей. Проведены испытания более 20 процессорных и периферийных модулей в формате PC/104, MicroPCпроизводителей Fastwell, RTD, ЭЛКУС и т.д. Специализированная оснастка и большой опыт в проведении испытаний позволяют выявить блоки и отдельные ИС, входящие в состав модулей, наиболее чувствительные к внешним радиационным факторам.

4. Моделирование радиационной обстановки внутри космического аппарата (КА) и проведение исследований защитных свойств корпусов ИС к воздействию радиации. Анализ конструкции КА с помощью специализированного САПР (FASTRAD) позволяет задать индивидуальные требования по накопленной дозе и спектрам заряженных частиц в космосе для отдельных приборов, входящих в состав КА (вплоть, до отдельных ИС). Также 3D-моделирование КА позволяет дать рекомендации по установке локальной защиты для отдельных изделий, имеющих высокую чувствительность к внешнему радиационному воздействию.

Иллюстрация направлений работы группы

При подготовке и проведении испытаний обеспечивается измерение таких критериальных параметров в процессе и после воздействия, как: токи потребления в различных режимах работы, напряжения выходных логических уровней, входные и выходные токи утечек, переключательная характеристика логического элемента, время межрегистровой пересылки (параметр, критичный для ПЛИС).

Контроль токов потребления
Контроль выходных уровней напряжения
Контроль токов потребления
Контроль выходных уровней напряжения

При этом важным является обеспечение наиболее полного функционального контроля.

Применение оригинальной тестовой прошивки, реализующей метод независимого функционального контроля всех базовых блоков (выборочный функциональный контроль), как правило, наиболее востребовано для разработчиков специальной аппаратуры, так как позволяет детектировать наиболее критичный узел. 

Принципы функционального контроля
Пример контролируемых блоков для ПЛИС типа FPGA
Принципы функционального контроля
Пример контролируемых блоков для ПЛИС типа FPGA

Типовое соотношение вклада параметрического и функционального контроля для ПЛИС различных типов представлено ниже:

Иллюстрация соотношения функциональных и параметрических отказов
Иллюстрация соотношения функциональных и параметрических отказов

Тестирование БМК может проходить разными способами, при этом как правило подход с возможностью тестирования отдельных блоков и узлов является наиболее приемлемым.

Подходы к тестированию БМК

Пример регистрации отказа (ошибка преобразования) в критичном узле в составе интерфейной СБИС

Подходы к тестированию БМК
Пример регистрации отказа (ошибка преобразования)
в критичном узле в составе интерфейной СБИС
(АЦП цифро-аналогового модуля ввода/вывода SDM7540)

Ниже приведены типовые иллюстрации внешнего вида приборной панели программы тестирования ПЛИС на дозовые воздействия и воздействия отдельных ядерных частиц в среде LabView.

Внешний вид приборной панели программы тестирования ПЛИС на дозовые воздействия в среде LabView

Внешний вид приборной панели программы тестирования ПЛИС на воздействия ОЯЧ в среде LabView

Приборная панель программы тестирования ПЛИС на возд. ОЯЧ с прим. лаз. источника в среде LabView

а) испытания на накопленную дозу
б) испытания на ОЯЧ
в) испытания на ОЯЧ с применением лазерного источника: 1 – блок тестирования памяти и 2 – блок контроля счетчика

Разработанный в НТК-2 аппаратно-программный комплекс позволяет проводить функциональный и параметрический контроль одноплатных компьютеров и периферийных модулей с минимальными временными затратами.

Спецификой данного комплекса при проведении испытаний на отдельные ядерные частицы является методика определения чувствительного узла. Применение продольного облучения в координатах X и Y позволяет выявить чувствительные области изделия за минимальное число сеансов облучения (~ 10) на ускорителе протонов с последующим детальным исследованием чувствительных областей на ускорителях ионов, лазерных источниках.

Подход к испытаниям модулей на высокоэнергичные протоны Моделирование поглощенной дозы на ускорителе электронов Моделирование поглощённой дозы в приборах КА
Подход к испытаниям модулей
на высокоэнергичные протоны
Моделирование поглощенной дозы
на ускорителе электронов
Моделирование поглощённой дозы
в приборах КА

3D модель одноплатного компьютера

Расчёт трехмерной эффективной толщины защиты для процессора одноплатного компьютера

Возможно моделирование КА как на уровне узлов и приборов, так и детальное описание всей геометрии КА

3D модель одноплатного компьютера
Расчёт трехмерной эффективной толщины защиты для процессора одноплатного компьютера
Возможно моделирование КА как на уровне узлов и приборов, так и детальное описание всей геометрии КА и учет реальных материалов. Возможность импорта 3D геометрии из CAD систем
 
Навигация по сайту: Главная страница