Évaluation de la sensibilité des FGPA SRAM-based face aux erreurs induites par les radiations naturelles

On the evaluation of the sensitivity of SRAM-Based FPGA to errors due to natural radiation environment

• Auteur / Autrice : Alexandre Bocquillon
• Direction : Raoul Velazco, Vincent Pouget
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Micro et nanoélectronique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Techniques de l’informatique et de la microélectronique pour l’architecture des systèmes intégrés (Grenoble, Isère, France ; 1994-....)
• Jury : Président / Présidente : Régis Leveugle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Berger, Bruno Foucher
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Frédéric Saigné, Jean-Luc Autran

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réseaux logiques programmables

Circuits intégrés -- Effets des rayonnements

Mots clés libres

Basculement de bits

Fpga

Circuits complexes

Environnement radiatif naturel

Laser

SRAM-Based

Seu

Soft error

Fiabilité électronique

Résumé

Ce travail contribue à établir une méthode de test permettant de déterminer l'impact des radiations naturelles sur le fonctionnement de circuits intégrés de type FPGA SRAM-Based. L'étude des erreurs potentielles liées aux événements singuliers ou multiples ayant lieu dans la mémoire de configuration sera faite à l'aide d'expériences d'injection de fautes réalisées avec un équipement laser. Il s'appuie sur une présentation du contexte scientifique ainsi qu'une description de l'architecture complexe des FPGA SRAM-Based et des moyens de tests usuels. Des expériences d'injection de fautes à l'aide d'un laser sont menées sur plusieurs familles de composants afin de réaliser des tests statiques de la mémoire de configuration et de trouver les liens avec le fonctionnement de l'application. Elles révèlent ainsi l'organisation et la sensibilité des cellules SRAM de configuration. Des tests dynamiques en accélérateur de protons permettent de définir des critères de criticité des bits de configuration en fonction de leur impact sur l'application. Un outil de prédiction du taux d'erreur critique a été développé et validé à partir de cette classification

This work aims at designing a test methodology to analyze the effect of natural radiation on FPGA SRAM-based chipsets. Study of likely errors due to single or multiple events occurring in the configuration memory will be based on fault-injection experiments performed with laser devices. It relies on both a description of scientific background and a description of complex architecture of FPGA SRAM-Based and usual testing apparatus. Fault injection experiments with laser are conducted on several classes of components in order to perform static tests of the configuration memory and identify the links with the application. It shows the organization and sensitivity of SRAM configuration cells. Criticity criteria for configuration bits have been specified following dynamic tests in protons accelerator, in regard to their impact on the application. From this classification was developed a predicting tool for critical error rate estimation.