芯片抗輻射能力的評測方法、裝置及芯片與流程

本發明涉及集成電路的評測方法，尤其涉及一種芯片抗輻射能力的評測方法、裝置及芯片。

背景技術：

隨著半導體生產工藝向深亞微米、超深亞微米方向迅速發展，集成電路的特征尺寸不斷縮小，但是電離輻射效應的損傷也更為明顯。由于宇宙和外層空間中存在著大量的宇宙射線，當集成電路應用在航天器上時，其抗輻射能力的大小和測評變得極為重要。

當前集成電路設計的規模越來越大，存儲器在芯片中的面積將超過80％。存儲器抗輻射能力的高低直接決定著其所在芯片的抗輻射能力。現有存儲器抗輻射能力測評常用的方法可以概括為：在存儲器被寫入數據后，用粒子束照射存儲器，然后再讀出存儲器中的數據，判斷讀出的數據是否受粒子束影響而發生比特翻轉，最后統計存儲器在輻射一定時間后比特翻轉的概率。

但是通常芯片中存儲器沒有與外部的輸入/輸出管腳直接相連，無法直接對存儲器進行讀寫。因此現有技術通常需為存儲器設計專門的外部電路和功能邏輯，利用功能邏輯通過軟件控制對存儲器進行讀寫操作，但這種方式靈活性差且開銷大。

技術實現要素：

本發明實施例提供一種芯片抗輻射能力的評測方法、裝置及芯片，以解決現有評測方法靈活性差且開銷大的問題。

本發明實施例一方面提供一種芯片抗輻射能力的評測方法，芯片內部集成有存儲器內建自測試MBIST電路，所述方法包括：

通過向所述MBIST電路發送測試執行信號，觸發所述MBIST電路執行讀寫操作；

確定所述MBIST電路執行寫操作完成，觸發粒子束對所述芯片進行輻射；

在輻射結束后，確定所述MBIST電路開始執行讀操作，在所述MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取所述芯片輻射后的存儲數據，根據所述存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取所述芯片的抗輻射能力。

本發明實施例另一方面提供一種芯片抗輻射能力的評測裝置，芯片內部集成有存儲器內建自測試MBIST電路，所述評測裝置包括：

測試執行模塊，用于通過向所述MBIST電路發送測試執行信號，觸發所述MBIST電路執行讀寫操作；

輻射模塊，用于確定所述MBIST電路執行寫操作完成，觸發粒子束對所述芯片進行輻射；

抗輻射能力計算模塊，用于在輻射結束后，確定所述MBIST電路開始執行讀操作，在所述MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取所述芯片輻射后的存儲數據，根據所述存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取所述芯片的抗輻射能力。

本發明實施例另一方面提供一種芯片，包括：芯片主體、存儲器內建自測試MBIST電路和如上所述的評測裝置；

所述評測裝置用于通過向所述MBIST電路發送測試執行信號，觸發所述MBIST電路執行讀寫操作；確定所述MBIST電路執行寫操作完成，觸發粒子束對所述芯片主體進行輻射；在輻射結束后，確定所述MBIST電路開始執行讀操作，在所述MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取所述芯片主體輻射后的存儲數據，根據所述存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取所述芯片的抗輻射能力。

本發明提供的芯片抗輻射能力的評測方法、裝置及芯片，利用芯片內部集成的自測試電路，先對存儲器進行寫操作，在寫操作完成后進行粒子束輻射，對輻射后的存儲器進行讀操作，讀取輻射后的存儲數據，將存儲數據與預設數據相比較，得到被粒子束影響而發生翻轉的數據位，根據數據位的數量對芯片的抗輻射能力進行評價。本發明提供的測評方法，方式靈活且電路結構簡單，節約了評測開銷。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明芯片抗輻射能力的評測方法一實施例的流程圖；

圖2為本發明芯片抗輻射能力的評測方法另一實施例的流程圖；

圖3為本發明芯片抗輻射能力的評測裝置一實施例的結構示意圖；

圖4為本發明芯片抗輻射能力的評測裝置另一實施例的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

圖1為本發明芯片抗輻射能力的評測方法一實施例的流程圖。本實施例的執行主體可以為芯片內的新增邏輯，也可以為芯片抗輻射能力的評測裝置，該裝置可以通過軟件和/或硬件實現，該裝置還可以嵌入到芯片或終端中實現。

本實施例中的芯片內部集成有存儲器內建自測試(Memory Built-In Self-Test，簡稱MBIST)電路，MBIST電路是在芯片內部加入少量的專用測試邏輯以實現對內嵌存儲器的單獨測試。MBIST電路包括測試向量產生電路，通過執行測試向量產生電路生成的多種測試向量，能夠實現對存儲器的多種讀寫操作。如圖1所示，本發明提供的芯片抗輻射能力的評測方法包括：

步驟101、通過向MBIST電路發送測試執行信號，觸發MBIST電路執行讀寫操作；

步驟102、確定MBIST電路執行寫操作完成，觸發粒子束對芯片進行輻射；

步驟103、在輻射結束后，確定MBIST電路開始執行讀操作，在MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取芯片輻射后的存儲數據，根據存儲數據與預 設數據中的不同的數據位，獲取芯片的抗輻射能力。

本實施例中，考慮到芯片內部的MBIST電路具有存儲器的讀寫功能，可將該讀寫功能與粒子束照射相結合，實現在不增加大量外部電路的基礎上，完成對芯片抗輻射能力的評測。

具體的，可在步驟101之前，首先判斷芯片內部MBIST電路的測試狀態是否處于處于空閑狀態。MBIST電路內設置有狀態機，用于指示該電路當前的狀態，當MBIST電路正在進行自測試時，狀態機的狀態為工作狀態，當MBIST電路沒有在進行自測試時，則為空閑狀態。當MBIST電路為空閑狀態時，執行步驟101，向MBIST電路發送測試執行信號，該測試執行信號用于使MBIST電路執行讀寫操作，且根據測試執行信號內容的不同，可選擇執行MBIST電路中不同的讀寫操作。在本申請中由于要對存儲器的抗輻射能力進行測試，因而可選擇對存儲器中所有存儲單元進行讀寫的讀寫操作。當讀寫操作開始執行后，MBIST電路中狀態機的狀態切換為工作狀態。

在步驟102中，芯片抗輻射能力的評測裝置先檢測MBIST電路執行寫操作是否完成，當寫操作完成時，觸發粒子束打開，通過粒子束對芯片進行輻射，模擬芯片被應用到航天器上時，在宇宙和外層空間中遇到的宇宙射線。具體在確認寫操作是否完成時，可利用MBIST電路的地址信號進行判斷。當MBIST電路正在以地址上升的方式進行寫數據，則當地址信號顯示當前地址為最大值時，表明MBIST電路剛完成一次對存儲器中所有存儲單元的寫操作。

在步驟103中，在輻射結束后，確定MBIST電路開始執行讀操作，在執行讀操作的過程中，能夠讀取到芯片被輻射后的存儲數據，由于經過輻射后，存儲空間中存儲的數據可能受粒子束影響而發生比特翻轉，例如原本存儲了1的數據位中的數據可能變更為0。將讀取到的存儲數據和預設數據相比較，可得到存儲數據中與預設數據不同的數據位，可根據數據位統計計算出芯片的抗輻射能力。

本發明提供的芯片抗輻射能力的評測方法，利用芯片內部集成的自測試電路，評測裝置先對存儲器進行寫操作，在寫操作完成后控制粒子束進行輻射，對輻射后的存儲器進行讀操作，讀取輻射后的存儲數據，將存儲數據與預設數據相比較，得到被粒子束影響而發生翻轉的數據位，根據數據位的數 量對芯片的抗輻射能力進行評價。本發明提供的測評方法，方式靈活且電路結構簡單，節約了評測開銷。

下面，采用具體的實施例，詳細說明本實施例芯片抗輻射能力的評測方法的具體實現方式。

圖2為本發明實施例芯片抗輻射能力的評測方法另一實施例的流程圖。本實施例在圖1所示實施例的基礎上，增加了通過控制MBIST電路中的時鐘信號開始，利用時鐘信號翻轉產生的上升沿來觸發讀寫操作的執行，并通過控制MBIST電路中的時鐘信號的停止來控制輻射的開始和結束的具體實現方法。如圖2所示，該評測方法包括：

步驟201、通過向MBIST電路發送測試執行信號，控制MBIST電路的時鐘啟動，在時鐘啟動后，觸發MBIST電路執行讀寫操作；

步驟202、確定MBIST電路執行寫操作完成，通過暫停MBIST電路的時鐘，控制MBIST電路暫停工作，觸發粒子束對芯片進行輻射；

步驟203、在輻射結束后，通過啟動MBIST電路的時鐘，控制MBIST電路開始執行讀操作；

步驟204、確定MBIST電路開始執行讀操作，在MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取芯片輻射后的存儲數據，根據存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取芯片的抗輻射能力。

本實施例中的步驟204與圖1所示實施例中的步驟103類似，本實施例此處不再贅述。

在本實施例中，在確定芯片內部的自測試電路處于空閑狀態，并向MBIST電路發送測試執行信號之后，測試裝置通過測試執行信號，控制MBIST電路的時鐘啟動，使得MBIST電路可以在該時鐘下開始讀寫操作；在步驟202中，當檢測到寫操作完成后，測試裝置暫停MBIST電路的時鐘，即MBIST電路中的時鐘信號不再翻轉，無法提供時鐘的上升沿或下降沿觸發信號，從而暫停了MBIST電路的工作，然后對寫滿數據的存儲器通過粒子束進行輻射，在輻射預設時間后，執行步驟203，通過再次啟動MBIST電路的時鐘，使得時鐘信號重新開始翻轉，控制MBIST電路可以繼續讀操作。在上述步驟中，粒子束輻射預設時間可提前設定。通過對MBIST電路的時鐘的控制，實現了對芯片的讀寫操作及輻射時間的靈活控制。

在上述實施例的基礎上，本實施例提供的方法還可以將芯片讀操作結果輸出，以便對芯片進行分析。具體如下：

將與預設數據不同的存儲數據的地址和數據位輸出，以便對芯片進行分析。

本申請實施例提供芯片抗輻射能力的評測方法不僅可以對芯片的抗輻射能力進行評價，同時，還可將芯片中存儲器讀操作的結果輸出，具體的，將與預設數據不同的存儲數據的地址和數據位輸出，可用于對芯片的分析，統計芯片中易被粒子束翻轉的數據位，并定位芯片中存儲器內抗輻照能力薄弱的單元。

下面采用具體的實施例，對根據存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取芯片的抗輻射能力的過程進行詳細說明。在具體實現過程中，包括以下可行的實現方式。

一種可行的實現方式，獲取與預設數據不同的存儲數據的數據位的位數，作為芯片的抗輻射能力。

在對芯片的抗輻射能力進行衡量時，具體的，可以在讀操作讀出的存儲數據中，對存儲數據與預設數據進行按位比較，得到不相同的數據位，采用累加的方法統計共有多少個不同的數據位，將數據位的多少作為芯片的抗輻射能力，即數值越大，抗輻射能力越低。

另一種可行的實現方式，獲取與預設數據不同的存儲數據的數據位的位數占所有存儲數據的位數的比例，作為芯片的抗輻射能力。

與上述實現方式類似，只是在累計得到不同的數據位后，將不同的數據位占所有存儲數據的比例，作為所述芯片的抗輻射能力，同樣數值越大，抗輻射能力越低。

在具體實際應用中，芯片的抗輻射能力還有其他計算或表示方法，本發明僅以上述方法為例，而非對其的限定。

進一步地，在上述實現方式的基礎上，還可以將評測方法多次執行取均值，以得到更準確的抗輻射能力。

又一種可行的實現方式，對MBIST電路的時鐘進行控制，使MBIST電路重復執行讀寫操作，從而多次獲取芯片輻射后的存儲數據。

即在向MBIST電路發送測試執行信號時，選擇重復執行讀寫操作的測試 執行信號，該測試執行信號直接指示MBIST電路多次循環執行步驟101中的觸發MBIST電路執行讀寫操作、步驟102和步驟103。這樣，只需在循環過程中，多次配合進行時鐘的暫停和恢復，即可實現對芯片的多次讀寫，獲得多次的存儲數據。將每次獲取的芯片輻射后的存儲數據均與預設數據進行比較，統計多次獲得的不同的數據位。可統計累加各次的不同數據位的數量，以計算芯片的抗輻射能力；也可僅統計累加首次出現的與存儲數據不同的預設數據中的數據位，并計算芯片抗輻射能力。

在具體操作中，也可多次向MBIST電路發送測試執行信號，以實現重復讀寫存儲器的目的。示例性的，直接重復循環執行步驟101、102和103，以實現對芯片的多次讀寫，獲得多次的存儲數據。

圖3為本發明芯片抗輻射能力的評測裝置一實施例的結構示意圖。如圖3所示，該評測裝置包括：

測試執行模塊301，用于通過向MBIST電路發送測試執行信號，觸發MBIST電路執行讀寫操作；

輻射模塊302，用于確定MBIST電路執行寫操作完成，觸發粒子束對芯片進行輻射；

抗輻射能力計算模塊303，用于在輻射結束后，確定MBIST電路開始執行讀操作，在MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取芯片輻射后的存儲數據，根據存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取芯片的抗輻射能力。

圖4為本發明芯片抗輻射能力的評測裝置另一實施例的結構示意圖。本實施例在圖3所示裝置實施例的基礎上，增加了通過控制MBIST電路中的時鐘信號開始，利用時鐘信號翻轉產生的上升沿來觸發讀寫操作的執行，并通過控制MBIST電路中的時鐘信號的停止來控制輻射的開始和結束的具體實現方法。如圖4所示，該評測裝置還包括：

啟動模塊401，用于通過向MBIST電路發送測試執行信號，控制MBIST電路的時鐘啟動，在時鐘啟動后，觸發MBIST電路執行讀寫操作；

暫停模塊402，用于通過暫停MBIST電路的時鐘，控制MBIST電路暫停工作；

重啟動模塊403，用于通過啟動MBIST電路的時鐘，控制MBIST電路開始執行讀操作。

在具體實現過程中，在上述任一實施例的基礎上，抗輻射能力計算模塊303，包括：

數量統計模塊，用于獲取與預設數據不同的存儲數據的數據位的位數，作為芯片的抗輻射能力；或者

比例統計模塊，用于獲取與預設數據不同的存儲數據的數據位的位數占所有存儲數據的位數的比例，作為芯片的抗輻射能力。

在上述任一實施例的基礎上，在具體使用過程中，測試執行模塊、輻射模塊、抗輻射能力計算模塊、啟動模塊、暫停模塊和重啟動模塊重復工作。

具體的，測試執行模塊每次向MBIST電路發送測試執行信號，則觸發啟動模塊控制MBIST電路的時鐘啟動，在時鐘啟動后，觸發MBIST電路執行讀寫操作；輻射模塊，確定MBIST電路執行寫操作完成后，暫停模塊通過暫停MBIST電路的時鐘，控制MBIST電路暫停工作，觸發粒子束對芯片進行輻射；在輻射結束后，重啟動模塊通過啟動MBIST電路的時鐘，控制MBIST電路開始執行讀操作，抗輻射能力計算模塊，確定MBIST電路開始執行讀操作，在MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取芯片輻射后的存儲數據，根據存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取芯片的抗輻射能力。

在具體實現過程中，為實現多次重復執行讀寫存儲器，以實現對芯片的多次讀寫，獲得多次的存儲數據以準確評價芯片的抗輻射能力，只需測試執行模塊多次向MBIST電路發送測試執行信號即可。

在上述任一實施例的基礎上，本發明提供的芯片抗輻射能力的評測裝置，還包括：

輸出模塊，用于將與預設數據不同的存儲數據的地址和數據位輸出，根據與所述預設數據不同的存儲數據的地址和數據位，對芯片進行分析。

本發明實施例提供的芯片抗輻射能力的評測裝置，可執行上述方法實施例，其具體實現原理和技術效果，可參見上述方法實施例，本實施例此處不再贅述。

本發明實施例還提供一種芯片，包括：芯片主體、MBIST電路和如上述任一裝置實施例所述的評測裝置；

評測裝置用于通過向MBIST電路發送測試執行信號，觸發MBIST電路執行讀寫操作；確定MBIST電路執行寫操作完成，觸發粒子束對芯片主體進行 輻射；在輻射結束后，確定MBIST電路開始執行讀操作，在MBIST電路執行讀操作的過程中，獲取芯片主體輻射后的存儲數據，根據存儲數據與預設數據中的不同的數據位，獲取芯片的抗輻射能力。

本領域普通技術人員可以理解：實現上述方法實施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關的硬件來完成，前述的程序可以存儲于一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，執行包括上述方法實施例的步驟；而前述的存儲介質包括：只讀存儲記憶體(Read-Only Memory，ROM)、隨機存儲記憶體(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的范圍。