Méthodes et outils pour l'analyse tôt dans le flot de conception de la sensibilité aux soft-erreurs des applications et des circuits intégrés

Methods and tools for the early analysis in the design flow of the sensitivity to soft-errors of applications and integrated circuits

• Auteur / Autrice : Wassim Mansour
• Direction : Raoul Velazco
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et technologie industrielles
• Date : Soutenance le 31/10/2012
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Techniques de l'Informatique et de la Microélectronique pour l'Architecture d'ordinateurs
• Jury : Président / Présidente : Bernard Courtois
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raoul Velazco
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Luis Entrena, Lirida Naviner

Mots clés

Mots clés libres

Environement spatial

Single event upsets

Injection des fautes

CEU

Architecture digitale

Spacial evironment

Single event upsets

Fault injection

Fault tolerance

CEU

Digital architecture

Résumé

La miniaturisation des gravures des transistors résulte en une augmentation de la sensibilité aux soft-erreurs des circuits intégrés face aux particules énergétiques présentes dans l’environnement dans lequel ils opèrent. Une expérimentation, présentée au cours de cette thèse, concernant l'étude de la sensibilité face aux soft-erreurs, dans l'environnement réel, des mémoires SRAM provenant de deux générations de technologies successives, a mis en évidence la criticité de cette thématique. Cela pour montrer la nécessité de l'évaluation des circuits faces aux effets des radiations, surtout les circuits commerciaux qui sont de plus en plus utilisés dans les applications spatiales et avioniques et même dans les hautes altitudes, afin de trouver les méthodologies permettant leurs durcissements. Plusieurs méthodes d'injection de fautes, ayant pour but l'évaluation de la sensibilité des circuits intégrés face aux soft-erreurs, ont été le sujet de plusieurs recherches. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont eu pour but le développement d'une méthode automatisable, avec son outil, permettant l'émulation des effets des radiations sur des circuits dont on dispose de leurs codes HDL. Cette méthode, appelée NETFI (NETlist Fault Injection), est basée sur la manipulation de la netlist du circuit synthétisé pour permettre l'injection de fautes de types SEU, SET et Stuck_at. NETFI a été appliquée sur plusieurs architectures pour étudier ses potentialités ainsi que son efficacité. Une étude sur un algorithme tolérant aux fautes, dit self-convergent, exécuté par un processeur LEON3, a été aussi présenté dans le but d'effectuer une comparaison des résultats issus de NETFI avec ceux issus d'une méthode de l'état de l'art appelée CEU (Code Emulated Upset).

Reducing the dimensions of transistors increases the soft-errors sensitivity of integrated circuits to energetic particles present in the environments in which they operate. An experiment, presented in this thesis, aiming to study soft-errors sensitivity, in real environment, of SRAM memories issued from two successive technologies, put in evidence the criticality of this thematic. This is to show the need to evaluate circuit's sensitivity to radiation effects, especially commercial circuits that are used more and more for space and avionic applications and even at high altitudes, in order to find the appropriate hardening methodologies. Several fault-injection methods, aiming at evaluating the sensitivity to soft-errors of integrated circuits, were goals for many researches. In this thesis was developed an automated method, and its corresponding tool, allowing the emulation of radiation effects on HDL-based circuits. This method, so-called NETFI (NETlist Fault-Injection), is based on modifying the netlist of the synthesized circuit to allow injecting faults of different types (SEU, SET and Stuck_at). NETFI was applied on different architectures in order to assess its efficiency and put in evidence its capabilities. A study on a fault-tolerant algorithm, so-called self-convergent, executed by a LEON3 processor, was also presented in order to perform an objective comparison between the results issued from NETFI and those issued from another state-of-the-art method, called CEU (Code Emulated Upset).