太空射线-中子对汽车电子设备影响及分析

2010-08-07 08:07:18来源: 与非网

  设想一下:如果你驱车以每小时75英里的速度在高速公路上疾驰,一边驾驶着2006才购买的新车,一边欣赏着Steve Miller的Greatest Hits乐曲。突然间,引擎管理系统或稳定控制系统失效。

  如果出现这一幕,您不仅仅可能会遭遇严重或可能是致命的车祸,而且车厂也可能被毁誉一旦,假设类似情况不止你一个的话。

  随着汽车从纯机械设备向现代高度集成的线控驾驶汽车电子系统发展,设计工程现在面临越来越多的挑战。它们必须持续把复杂的电子设备添加到每一个后续车型年,与此同时,仍然要维持高标准的品质和可靠性,并满足严格的低成本和大批量生产的要求。

  传统上,这些开发商一直采用微控制器(MCU)、ASIC和硕大的线束来实现和控制这些系统并扩展每一代汽车的性能。目前,这些技术已经逼近了它们的极限,并因复杂性呈指数增长而引发了对可靠性问题的关注。为了解决这些问题,许多设计工程师正在转向采用FPGA作为下一代汽车电子设计的灵活和低成本的解决方案。

太空射线引发的故障

  为了确保现代汽车中各种系统的功能运转正常,必须对元器件提出可靠性数据的要求。虽然人们掌握元器件可靠性的大部分原理,但是,在选择可编程逻辑器件如FPGA的过程中,要把一些独特的问题纳入应该考虑的因素。

  明确地说,技术决策人要预见到将影响可编程逻辑系统的故障源。虽然来自太空(宇宙射线)的中子轰击的概念听起来就像蹦出Star Trek的插曲,中子导致的错误现实上对许多类型的电子设备都有危害。

  中子导致的固件错误(firm error)已经从一件麻烦事变为重大问题。例如,如果中子导致基于SRAM(基于静态)的FPGA的(以下简称:SRAM FPGA)配置单元被扰乱,就可能导致功能丧失。如果出现这种情况,它就可能造成主系统失常。展望未来,这种问题将更为严重,因为将来的深亚微米制造工艺将持续为基于FPGA的汽车电子系统的设计工程师带来实实在在的挑战。

  在集成电路内部由中子造成的单事件扰乱(SEU)可能在各种类型非易失性存储单元中都会出现。上述SRAM FPGA采用内部存储单元来保持FPGA的配置状态或(个性)。这些存储器单元面对更为严重的可靠性威胁。当内容被改变的时候,它被称为“软错误”,因为是数据错误,而功能不受影响。虽然该器件可以采用校正数据成功地重新写入,对SRAM数据和寄存器可以分别采用EDAC(错误检测和校正)或TMR(隧道磁阻)。软错误可能导致数据丢失或“系统出现意外故障”。

  如果SRAM FPGA配置存储器单元受到破坏,那就称为“固件错误”,因为这些错误不易检测或校正并且本质上不是瞬时现象。一旦在FPGA中出现固件错误,必须采用初始配置对该器件进行重新载入。在一些情况下,必须重新上电以清除故障,然后,重新配置。

  

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关键字:中子  配置  固件错误

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2010/0807/article_2387.html
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