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研究结果证实不同FPGA技术的可靠性

Actel公司宣布一项全面的第三方研究结果,证实以Flash和反熔丝技术为基础的现场可编程门阵列 (FPGA) 具有抗配置翻转的免疫能力,这翻转是由地球大气层中自然产生的高能量中子

引起的。该研究还确定以SRAM为基础的FPGA不仅象传统观念那样在高空环境中易于发生中子引致的配置损耗,而且在地面级应用中也会发生,包括汽车、医疗、电信,以及数据存储和通信领域。

有关测试遵循业界指定的JESD-89测试方法,由iRoC Technologies于2004年2月在美国新墨西哥州洛斯阿拉莫斯国家实验室 (Los Alamos National Laboratory) 的中子科学中心进行。此项独立研究的结果已写成报告 -- “Radiation Results of SER [Soft-Error Rate] Test of Actel, Xilinx, and Altera FPGA Instances”,可从网址http://www.actel.com/products/rescenter/ser/index.html 免费下载。


iRoC Technologies美国运营总监Olivier Lauzeral称:“iRoC使用相同的测试步骤、测试仪器和中子源,来测试不同技术的现场可编程器件。作为第三方测试机构,我们会采用一致的高质量研究方法,得出令人信服的结果。我们确定SRAM技术较其它经测试的技术,更易于遭受软错误攻击。当高能量中子侵入存储单元,如以SRAM为基础可编程器件所用的那些,器件极有可能出现功能故障,并且以无法预知的状态运作。这对于我们常用的系统非常不利,包括电话网络、汽车安全气袋、医疗器材,甚至军事和太空设备等。”


Actel产品市务副总裁Barry Marsh指出:“这份报告是首次在受控的环境中,同时测试来自Actel、Altera和Xilinx器件的中子可靠性。这是一项独立且可重复的研究,我们认为iRoC测试结果清楚地表明,由中子引致错误的免疫力必须列入设计人员选择FPGA的标准要素名单中。Actel以反熔丝和Flash为基础的FPGA技术拥有固有免疫力,可抵抗中子导致的功能变改。即使工艺几何尺寸逐渐缩减,我们产品的基础架构优势将会持续,以保障高可靠性和任务关键设计的完整性。”


测试方法和结果


为了响应业界对由中子引致翻转问题的广泛关注,iRoC进行了一系列测试,以确定五种不同FPGA架构的故障几率,包括Xilinx公司的Virtex-II和Spartan-3 SRAM架构FPGA;Altera公司以SRAM为基础的Cyclone FPGA;以及Actel公司以反熔丝为基础的Axcelerator FPGA和以Flash为基础的ProASIC Plus器件。测试结果显示,以反熔丝和Flash为基础FPGA在中子轰击下未有出现配置损耗,而以SRAM为基础FPGA则出现FIT (时间延续故障),范围由海平面的1,150至5,000英尺高度的3,900,以至60,000英尺高度的540,000。一个FIT的定义为在109 小时内出现一次错误。一般集成电路的FIT几率为100以下,至于高可靠性应用所要求的FIT机率为10至20。




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