本發(fā)明涉及集成電路
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及芯片單粒子效應探測方法及裝置。
背景技術(shù)：
：集成電路可靠性研究的重要性隨著半導體行業(yè)的快速進步而凸顯。新型的小封裝、高速度、低功耗的高性能芯片對粒子輻射的敏感程度大大增強，能產(chǎn)生諸多半導體電離輻射效應，也稱單粒子效應。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中入射高能粒子造成半導體單粒子效應的示意圖，如圖1所示，單粒子效應會導致電子設備偏離正常功能和性能，導致芯片可靠性降低，甚至失效。除了太空射線能導致芯片單粒子效應，現(xiàn)代集成電路芯片制造過程中也引入了大量輻射損傷的加工工藝步驟，如離子注入、干法刻蝕、電子束或X射線光刻、等離子增強化學氣相沉積、離子銑、勢壘層及金屬層建設等。在芯片封裝工藝中電離輻射的來源是α粒子，如倒裝焊球中的鉛基同位素，鈾、釷等放射性雜質(zhì)。這些輻射來源都將嚴重威脅對芯片單粒子效應可靠性。隨著空間技術(shù)和核技術(shù)的發(fā)展，單粒子效應被進一步分類研究，如單粒子閂鎖(Singleeventlatch-up，SEL)，單粒子翻轉(zhuǎn)(Singleeventupset，SEU)，單粒子功能中斷(Singleeventfunctionalinterrupt，SEFI)和單粒子燒毀(Singleeventburnout，SEB)等。根據(jù)單粒子效應對電子元器件造成的影響能否恢復，單粒子效應可以分為不可恢復錯誤和可恢復錯誤。“不可恢復錯誤”，或稱“硬錯誤”，指一旦發(fā)生會對器件或系統(tǒng)造成致命的永久性損傷的錯誤，如SEB；“可恢復錯誤”，或稱“軟錯誤”，指通過重新啟動器件或重新寫入數(shù)據(jù)等方法可以恢復正常的錯誤，如SEU、SET、SED等。其中，單粒子閂鎖SEL和單粒子翻轉(zhuǎn)SEU是發(fā)生頻率較高的兩種單粒子效應。單粒子效應對于深亞微米集成電路，尤其是用于軌道飛船或其他航空電子設備的芯片可靠性具有嚴重威脅。據(jù)美國NGDC(NationalGeophysicalDataCenter)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，自1971年至1986年，國外發(fā)射的39顆同步衛(wèi)星在飛行期間發(fā)生的故障共有1589次，空間輻射導致的故障有1129次，占故障總數(shù)的71％，而在輻射造成的故障中，單粒子效應造成的故障有621次，占輻射造成總故障的55％。我國發(fā)射的航天器也有類似情況出現(xiàn)。中國空間技術(shù)研究院統(tǒng)計了1984年到2000年東方紅二號系列六顆通信衛(wèi)星的故障，其中空間環(huán)境效應引起的故障占故障總數(shù)的40％。2007年至2010年我國航天器單粒子效應故障的統(tǒng)計表明，單粒子效應在空間環(huán)境輻射效應中占據(jù)主導地位，對航天器的危害日益嚴重。利用高能離子束進行輻照研究需要昂貴的專用設備，通常包括粒子加速器、終端束流機臺、示波器等。目前只有少數(shù)高校和研究機構(gòu)才能開展這樣的實驗?？茖W家發(fā)現(xiàn)可以利用脈沖激光模擬空間宇宙射線重離子在微電子器件和集成電路中產(chǎn)生的單粒子效應。1994年，J.S.Melinger等對激光單粒子效應的試驗和基本機理進行研究，對激光和電子器件材料相互作用過程進行了較詳細分析，認為雖然激光產(chǎn)生的電子-空穴對等離子體結(jié)構(gòu)和重離子產(chǎn)生的電子-空穴對等離子體徑跡結(jié)構(gòu)存在較大差異，但其在單粒子效應測試方面仍可作為實驗室重要評估手段。并且在工程設計應用中，激光單粒子效應測試手段比重粒子加速器更實用。脈沖激光輻照下引起單粒子效應，尤其是軟錯誤的過程，稱之為“故障注入”。然而即使利用脈沖激光來測試單粒子效應可靠性也面臨低效、繁瑣的問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明實施例提供一種芯片單粒子效應探測方法，用以高效、便捷地對芯片單粒子效應進行探測，該方法包括：將待測芯片放入測試機臺，觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應；利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣；向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量；對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。一個實施例中，所述觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應，包括：利用激光對待測芯片進行故障注入。一個實施例中，所述利用激光對待測芯片進行故障注入，包括：在測試的每次輻照過程中，按照激光光束聚集大小建立掃描單元。一個實施例中，所述利用激光對待測芯片進行故障注入，包括：利用激光對待測芯片的算術(shù)邏輯單元和譯碼器區(qū)域進行輻照。一個實施例中，所述利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣，包括：通過串并聯(lián)譯碼器形成隨機觀測矩陣開關(guān)陣列，向待測芯片的掃描寄存器的使能端口輸出使能信號；通過顯微鏡的二維載物臺對待測芯片進行二維移動，將每一次被隨機觀測矩陣開關(guān)陣列使能的掃描寄存器與被觸發(fā)產(chǎn)生單粒子效應的待測芯片邏輯單元相匹配。一個實施例中，所述隨機觀測矩陣如下：Φ=a11a12...a1Na21a22...a2N············aM1aM2...aMN]]>其中，Φ為所述隨機觀測矩陣，其中的元素aji＝0表示在第j次輻照時關(guān)斷第i個被輻照的邏輯單元對應的掃描寄存器，j∈1,2,...,M，i∈1,2,...,N。一個實施例中，所述向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量，包括對信號X執(zhí)行一次壓縮觀測，得到：a11x11+a12x12+...+a1Nx1N=y1a21x21+a22x22+...+a2Nx2N=y2···aM1xM1+aM2xM2+...+aMNxMN=yM;]]>其中，yj(j∈1,2,...,M)表示每次輻照后的故障總數(shù)目；X為待測芯片的內(nèi)部SEE敏感區(qū)域，X為的數(shù)組，xji＝0表示該邏輯單元Gi在第j次輻照下具有SEE可靠性，xji＝1表示該邏輯單元Gi在第j次輻照下為SEE敏感區(qū)域。一個實施例中，所述對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域，包括：采用線性規(guī)劃算法或非線性算法對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。本發(fā)明實施例還提供一種芯片單粒子效應探測裝置，用以高效、便捷地對芯片單粒子效應進行探測，該裝置包括：測試機臺，用于放入待測芯片，所述待測芯片包括掃描寄存器；觸發(fā)裝置，用于觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應；隨機觀測矩陣開關(guān)陣列，用于利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣；所述測試機臺還用于向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量；對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。一個實施例中，所述觸發(fā)裝置為激光器。一個實施例中，所述激光器進一步用于對待測芯片的算術(shù)邏輯單元和譯碼器區(qū)域進行輻照。一個實施例中，所述隨機觀測矩陣開關(guān)陣列由串并聯(lián)譯碼器形成；所述測試機臺還包括顯微鏡的二維載物臺，用于對待測芯片進行二維移動，將每一次被隨機觀測矩陣開關(guān)陣列使能的掃描寄存器與被觸發(fā)產(chǎn)生單粒子效應的待測芯片邏輯單元相匹配。一個實施例中，所述隨機觀測矩陣開關(guān)陣列進一步用于形成如下隨機觀測矩陣：Φ=a11a12...a1Na21a22...a2N············aM1aM2...aMN]]>其中，Φ為所述隨機觀測矩陣，其中的元素aji＝0表示判斷在第j次輻照時關(guān)斷第i個被輻照的邏輯單元對應的掃描寄存器，j∈1,2,...,M，i∈1,2,...,N。一個實施例中，所述測試機臺進一步用于對信號X執(zhí)行一次壓縮觀測，得到：a11x11+a12x12+...+a1Nx1N=y1a21x21+a22x22+...+a2Nx2N=y2···aM1xM1+aM2xM2+...+aMNxMN=yM;]]>其中，yj(j∈1,2,...,M)表示每次輻照后的故障總數(shù)目；X為待測芯片的內(nèi)部SEE敏感區(qū)域，X為的數(shù)組，xji＝0表示該邏輯單元Gi在第j次輻照下具有SEE可靠性，xji＝1表示該邏輯單元Gi在第j次輻照下為SEE敏感區(qū)域。本發(fā)明實施例中，將待測芯片放入測試機臺，觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應；利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣；向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量；對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域；可以高效地將芯片由于故障注入引發(fā)的內(nèi)部變化快速有效地反映在輸出結(jié)果，并且減少測試中對芯片設計的了解和對測試經(jīng)驗的依賴；能以較少的觀測代價，較少的測試時間，高效的進行觀測和信號重構(gòu)。附圖說明為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。在附圖中：圖1為現(xiàn)有技術(shù)中入射高能粒子造成半導體單粒子效應的示意圖；圖2為本發(fā)明實施例中芯片單粒子效應探測方法的示意圖；圖3為本發(fā)明實施例中壓縮感知用于探測芯片內(nèi)部SEU的信號觀測與重構(gòu)原理框圖；圖4為本發(fā)明實施例中對芯片進行掃描輻照的示意圖；圖5為本發(fā)明實施例中SEE敏感點X的信號重構(gòu)流程示意圖；圖6為本發(fā)明實施例中芯片單粒子效應探測裝置的示意圖；圖7為本發(fā)明實施例中每一次輻照下的邏輯單元需與被隨機使能的掃描寄存器相匹配的示意圖；圖8為本發(fā)明實施例中故障注入設備與壓縮感知測試機臺各自的任務與協(xié)同示意圖。具體實施方式為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例做進一步詳細說明。在此，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，但并不作為對本發(fā)明的限定。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中利用脈沖激光來測試單粒子效應可靠性面臨低效、繁瑣的問題，這是由于現(xiàn)有芯片的輻射效應測試要求測試工程師在激光輻照下長時間反復掃描抽檢芯片，僅憑輸出結(jié)果來分析和判斷芯片內(nèi)部可靠性。即使得到錯誤結(jié)果，還需結(jié)合故障分析方法(FaultAnalysis)對數(shù)據(jù)進行分析判別，才能發(fā)現(xiàn)芯片中的漏洞部位。這一方面是由于激光輻照須在時間上與芯片內(nèi)部關(guān)鍵指令處理同步，在空間上須將故障注入工具聚焦于芯片敏感寄存器區(qū)域，這需要具備深厚專業(yè)知識的測試人員經(jīng)過長時間摸索。這樣的測試方法費時費力、容易誤檢漏檢，且不能有效幫助防御設計?，F(xiàn)有芯片輻射效應可靠性測試方法繁瑣低效的另一原因是由于芯片輸入輸出引腳數(shù)目有限，不足以將故障注入引發(fā)的內(nèi)部變化快速有效地反映在輸出結(jié)果。即使采用DFT(DesignforTest)技術(shù)，也無法對每一個邏輯門的響應進行觀測。目前有文獻指出可利用聚焦高能光子或氦離子的核微探針，或內(nèi)置刃口探測器進行研究，但是均無法有效探測所有內(nèi)部節(jié)點的狀況?，F(xiàn)代半導體制程已大規(guī)模采用45nm節(jié)點工藝，22nm節(jié)點和16nm節(jié)點工藝進入芯片也指日可待。在這樣的深亞微米工藝條件下，制造中的工藝參數(shù)變異必然導致輻射效應可靠性降低。對芯片進行精準全面的故障注入，并對響應進行系統(tǒng)分析的測試成為必然趨勢。為了解決現(xiàn)有的單粒子效應可靠性測試方法的弊端，本發(fā)明實施例中提供一種采用壓縮感知理論探測芯片單粒子效應的方法，該方法具有無損、高效的特點。圖2為本發(fā)明實施例中芯片單粒子效應探測方法的示意圖，如圖2所示，該方法可以包括：步驟201、將待測芯片放入測試機臺，觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應；步驟202、利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣；步驟203、向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量；步驟204、對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。由圖2所示流程可以得知，本發(fā)明實施例中通過將待測芯片放入測試機臺，觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應，利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣，向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量，從而進行可測性設計和自動化測試向量，因此可高效地將芯片由于故障注入引發(fā)的內(nèi)部變化快速有效地反映在輸出結(jié)果，并且減少測試中對芯片設計的了解和對測試經(jīng)驗的依賴；通過對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域，因此能以較少的觀測代價，較少的測試時間，高效的進行觀測和信號重構(gòu)。本發(fā)明實施例基于壓縮感知理論研究可測性設計和相應的測試方法，總體設計思想為：1)在芯片設計過程中將寄存器插入掃描鏈(如為密碼芯片，則可以只將不包含密鑰信息的寄存器插入掃描鏈)，然后生成輻射效應可靠性測試向量，避免因掃描鏈的插入而導致的密鑰相關(guān)信息泄露。每一個掃描寄存器預留有使能端口，供測試時建立隨機觀測矩陣用；2)在芯片制造完成后的測試階段，利用激光的故障注入功能，基于壓縮感知理論，在測試機臺上通過控制譯碼器關(guān)斷掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣。通過輸出測試向量得到錯誤總數(shù)向量，然后通過信號重構(gòu)算法得到內(nèi)部敏感點，即可快速判斷該密碼芯片的安全程度，或航空電子的SEE可靠性。本發(fā)明實施例的芯片單粒子效應探測方法可以將壓縮感知、高精度故障注入技術(shù)和DFT(DesignforTest)技術(shù)結(jié)合形成觀測矩陣，大幅降低現(xiàn)有方法中需要的傳感器或探測器數(shù)量。圖3為本發(fā)明實施例中壓縮感知用于探測芯片內(nèi)部SEU的信號觀測與重構(gòu)原理框圖。如圖3所示，在本發(fā)明實施例中，芯片內(nèi)部SEU敏感點原始信號經(jīng)隨機觀測與壓縮采樣，可以重構(gòu)出SEU敏感點信號。實施時先將待測芯片放入測試機臺，觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應。在具體的實施例中，將待測芯片放入測試機臺，觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應，可以采用激光故障注入技術(shù)，當然除了利用激光進行故障注入，還可以采用其他單粒子效應觸發(fā)方式，如重離子，或其他輻射環(huán)境。實施例中可以結(jié)合壓縮感知理論和激光故障注入技術(shù)，進行可測性設計和執(zhí)行相應的測試過程，利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣；向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量；對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。壓縮感知理論的實現(xiàn)包含三個關(guān)鍵要素：稀疏性、非相關(guān)觀測、非線性優(yōu)化重建。其中信號的稀疏性是壓縮感知的必備條件，非相關(guān)觀測是壓縮感知的關(guān)鍵，非線性優(yōu)化是壓縮感知重建信號的手段。其中對于進行非相關(guān)觀測，假定X為待測芯片的內(nèi)部SEE敏感區(qū)域，X為的數(shù)組。若xji＝0，表示該邏輯單元Gi在第j次輻照下具有SEE可靠性，xji＝1，表示該邏輯單元Gi在第j次輻照下為SEE敏感區(qū)域。將其在某組N維正交基上展開，即：x=Σi=1Nθiψi;]]>若寫成矩陣形式，可得：X＝Ψθ，其中Ψ＝[ψ1,ψ2...,ψN]為正交基矩陣，滿足ΨΨT＝ΨTΨ＝I；展開系數(shù)向量θ＝[θ1,θ2...,θN]T。假設系數(shù)向量θ是K-稀疏的，及其中非零稀疏的個數(shù)K<<N，那么采用另一個與正交基字典Ψ不相關(guān)的觀測矩陣Φ:M×N(M<<N)，對信號X執(zhí)行一次壓縮觀測，得到：Y＝ΦX其中，yj(j∈1,2,...,M)表示每次輻照后的故障總數(shù)目。這樣就可以得到M個結(jié)果y∈RM，可根據(jù)這M個結(jié)果重構(gòu)出X。在運用非相關(guān)觀測時需設計一個與不相關(guān)的觀測矩陣Φ:M×N(M<<N)，使得內(nèi)部故障點X從N維降到M維時信號能量不被破壞。利用隨機關(guān)斷掃描寄存器的方法，可以得到隨機觀測矩陣如下：Φ=a11a12...a1Na21a22...a2N············aM1aM2...aMN;]]>其中，Φ為隨機觀測矩陣，其中的元素aji＝0表示在第j次輻照時關(guān)斷第i個被輻照的邏輯單元對應的掃描寄存器，j∈1,2,...,M，i∈1,2,...,N。比如在第j次輻照，只有數(shù)個至數(shù)十個邏輯單元被輻照(具體數(shù)量取決于半導體工藝尺寸和激光聚焦光斑尺寸)，控制開關(guān)矩陣，隨機關(guān)斷其相關(guān)的掃描寄存器。如關(guān)斷第i個邏輯單元對應的掃描寄存器，則aji＝0。這個邏輯單元的SEE敏感性產(chǎn)生的錯誤不會反映在第j次輻照的錯誤總數(shù)yj統(tǒng)計中。如同壓縮感知成像技術(shù)中，該像素的光未計入觀測矩陣。反之則aji＝1。這樣在M次輻照后，通過壓縮感知信號重構(gòu)可以恢復出第i個邏輯單元是否SEE敏感，即xi＝0或1。xi＝0，表示該邏輯單元Gi在輻照下具有SEE可靠性，xi＝1，表示該邏輯單元Gi在輻照下為SEE敏感區(qū)域。在測試的每次輻照過程中，按照光束聚焦大小建立掃描單元，圖4為本發(fā)明實施例中對芯片進行掃描輻照的示意圖，如圖4所示芯片，其中ALU(算術(shù)邏輯單元)和decoder(譯碼器)區(qū)域是重點輻照范圍，圖4中小框為一次光束聚焦范圍(僅為圖示，實際比例比圖示小)，圖4中用方框近似表示光束圓形范圍。以0.18μm工藝為例，實驗數(shù)據(jù)顯示表明輻照光斑直徑約3.7μm，覆蓋大約10～15個邏輯單元(也稱邏輯門)。當工藝節(jié)點減小到28nm，則3.7μm的激光光斑覆蓋160-240個邏輯門，以此類推。也可以采用光斑聚焦半徑小的技術(shù)，比如飛秒激光。因此在實施例中觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應，可以包括：利用激光對待測芯片進行故障注入。利用激光對待測芯片進行故障注入，可以包括：在測試的每次輻照過程中，按照激光光束聚集大小建立掃描單元。利用激光對待測芯片進行故障注入時，可以利用激光對待測芯片的算術(shù)邏輯單元和譯碼器區(qū)域進行輻照。如圖4所示芯片在兩次輻照下覆蓋的不同邏輯單元。假設其中第p次輻照的邏輯單元(G1,G4,G6,G9,...)，其SEE敏感性信號分別為[x1,x4,x6,x9,...]，則需控制隨機觀測矩陣，使得公式(1)中數(shù)組xpi的系數(shù)api，即[ap1,ap4,ap6,ap9,...]中一些系數(shù)為1，其余為0；第q次輻照的邏輯門(G3,G5,G7,G8,...)，其SEE敏感性信號分別為[x3,x5,x7,x8，...]，則需控制隨機觀測矩陣，使得數(shù)組[aq3,aq5,aq7,aq8,...]中一些系數(shù)為1，其余為0。具體在利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣時，可以包括：通過串并聯(lián)譯碼器形成隨機觀測矩陣開關(guān)陣列，向待測芯片的掃描寄存器的使能端口輸出使能信號；通過顯微鏡的二維載物臺對待測芯片進行二維移動，將每一次被隨機觀測矩陣開關(guān)陣列使能的掃描寄存器與被觸發(fā)產(chǎn)生單粒子效應的待測芯片邏輯單元相匹配。圖5為本發(fā)明實施例中SEE敏感點X的信號重構(gòu)流程示意圖。重構(gòu)算法的設計直接影響了信號的重構(gòu)質(zhì)量。在實施中對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域，可以包括：采用線性規(guī)劃算法或非線性算法對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。其中非線性算性例如可以是貪婪算法。貪婪算法計算復雜度低，可以簡化硬件集成度。貪婪算法經(jīng)多次迭代，可以使得誤差逐漸減小，最終完成SEE敏感點X的信號重構(gòu)，獲得芯片內(nèi)部SEU可靠性故障所在。實施例中，還可以采用線性規(guī)劃算法和非線性算法的組合算法對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，或者是其他相關(guān)算法。圖6為本發(fā)明實施例中芯片單粒子效應探測裝置的示意圖，如圖6所示，該裝置可以包括：測試機臺601，用于放入待測芯片，所述待測芯片包括掃描寄存器；觸發(fā)裝置602，用于觸發(fā)待測芯片產(chǎn)生單粒子效應；隨機觀測矩陣開關(guān)陣列603，用于利用使能信號隨機關(guān)斷待測芯片的掃描寄存器，形成隨機觀測矩陣；測試機臺601還用于向待測芯片輸入測試向量，獲得待測芯片的輸出測試向量，根據(jù)輸出測試向量獲得錯誤總數(shù)向量；對錯誤總數(shù)向量進行壓縮感知信號重構(gòu)，確定待測芯片內(nèi)部敏感區(qū)域。如前所述，在實施例中觸發(fā)裝置可以是故障注入設備，例如可以是激光器，如納秒激光、皮秒激光或飛秒激光器。在實施例中激光器可以進一步用于對待測芯片的算術(shù)邏輯單元和譯碼器區(qū)域進行輻照。具體實例中隨機觀測矩陣開關(guān)陣列可以由串并聯(lián)譯碼器形成；測試機臺還可以包括顯微鏡的二維載物臺，用于對待測芯片進行二維移動，將每一次被隨機觀測矩陣開關(guān)陣列使能的掃描寄存器與被觸發(fā)產(chǎn)生單粒子效應的待測芯片邏輯單元相匹配。在實際中還要考慮觀測矩陣的硬件實現(xiàn)復雜性。圖7為本發(fā)明實施例中每一次輻照下的邏輯單元需與被隨機使能的掃描寄存器相匹配的示意圖。圖7中顯示了隨機觀測矩陣開關(guān)陣列及測試機臺上的待測芯片母板。隨機觀測矩陣開關(guān)陣列連接待測芯片的掃描寄存器使能端口，利用使能信號隨機關(guān)斷掃描寄存器。由于內(nèi)部信號點數(shù)據(jù)巨大，考慮到開關(guān)速度，可采用串并聯(lián)譯碼器的方法得到隨機觀測矩陣Φ。利用激光器和顯微鏡的配套軟件進行二次開發(fā)，對激光光強和同步策略進行控制。如圖7所示，通過壓縮感知信號重構(gòu)設備上的隨機觀測矩陣開關(guān)陣列數(shù)據(jù)，利用顯微鏡的二維載物臺實現(xiàn)對芯片的二維移動，使得每一次被隨機觀測矩陣開關(guān)陣列使能的掃描寄存器與被輻照的芯片邏輯單元相匹配。實施例中可以利用樣品位移控制命令實現(xiàn)對芯片激光注入的控制并返回控制狀態(tài)信號。在具體的實施例中，可以將待測的集成電路開蓋去封，然后放置入壓縮感知信號重構(gòu)的測試機臺，結(jié)合故障注入設備(觸發(fā)裝置)，輸入相應的測試向量與測試協(xié)議，直到下一次輻照。圖8為本發(fā)明實施例中故障注入設備與壓縮感知測試機臺各自的任務與協(xié)同示意圖，如圖8所示，對故障注入設備和壓縮感知測試機臺進行同步控制，故障注入設備控制第p次激光輻照范圍，測試機臺進行圖像處理，對比芯片后端版圖(Layout)，取得被輻照的邏輯單元列表Gpi，控制隨機關(guān)斷[api]，建立方程Y＝ΦX，并控制移動臺繼續(xù)移動，進行下一次輻照處理。這樣在每次輻照測試后，可在測試向量較少的情況下以較高的測試覆蓋率得到每次輻照后的故障總數(shù)目yj(j∈1,2,...,M)，再通過非線性優(yōu)化公式(1)，重建信號xi＝0，表示該邏輯單元在輻照下具有SEE可靠性，xi＝1，表示該邏輯單，屬于輻照下的SEE敏感區(qū)域。從而獲得芯片內(nèi)部SEU可靠性故障所在。由上述實施例可知，本發(fā)明實施例中，將芯片內(nèi)部單粒子效應(SEE)敏感點類比為具有稀疏性的待觀測信號，因此可采用壓縮感知的方法來無損高效地進行探測。目前芯片的輻射效應可靠性測試要求測試工程師長時間反復掃描抽檢芯片，僅憑輸出結(jié)果來分析和判斷芯片內(nèi)部可靠性。即使得到錯誤結(jié)果，還需結(jié)合故障分析方法(FaultAnalysis)對數(shù)據(jù)進行分析判別，才能發(fā)現(xiàn)芯片中的漏洞部位。如何對芯片進行輻射效應可靠性測試，并高效地將芯片由于故障注入引發(fā)的內(nèi)部變化快速有效地反映在輸出結(jié)果，是本發(fā)明實施例擬解決的關(guān)鍵問題之一。本發(fā)明實施例基于壓縮感知理論通過建立輻照下隨機觀測矩陣，和可測性設計測試結(jié)合，得到每次輻照后的錯誤數(shù)目，然后通過非線性優(yōu)化，以較少的觀測代價，較少的測試時間，高效地將芯片由于故障注入引發(fā)的內(nèi)部變化快速有效地反映在輸出結(jié)果。傳統(tǒng)故障注入須在時間上與芯片內(nèi)部關(guān)鍵指令處理同步，在空間上須將故障注入工具聚焦于芯片敏感寄存器區(qū)域，這需要具備深厚專業(yè)知識的測試人員經(jīng)過長時間摸索或進行白盒測試。而在本發(fā)明實施例中，可以采用激光精確聚焦待測芯片的故障注入時間和區(qū)域，并將聚焦光斑覆蓋下的掃描寄存器，利用隨機開關(guān)控制掃描寄存器的使能端口，形成隨機觀測矩陣，用以建立壓縮感知的隨機觀測矩陣。本發(fā)明實施例中，通過輸出測試向量得到錯誤總數(shù)，然后通過信號重構(gòu)算法得到內(nèi)部敏感點，即可快速判斷該芯片的輻射效應可靠性程度。本發(fā)明實施例中以貪婪算法為例進行信號重構(gòu)，也可以采用其他相關(guān)算法。綜上所述，本發(fā)明實施例由于進行了可測性設計和自動化測試向量，因此可高效地將芯片由于故障注入引發(fā)的內(nèi)部變化快速有效地反映在輸出結(jié)果，并且減少測試中對芯片設計的了解和對測試經(jīng)驗的依賴。由于采用壓縮感知理論，因此能以較少的觀測代價，較少的測試時間，高效的進行觀測和信號重構(gòu)。目前發(fā)明人已初步搭建了一個激光故障注入測試實驗平臺，采用美國Spectra-Physics公司的MaiTaiDeepsee激光器以及Nikon公司的A1MP+系列共聚焦顯微鏡。前者可在680nm-1040nm范圍內(nèi)提供可調(diào)功率的輻照，其采用超穩(wěn)再生所模具技術(shù)，波長調(diào)節(jié)和激勵配置簡單易調(diào)，光束指向穩(wěn)定，功率波動小，消除了波長漂移。后者直接內(nèi)置飛秒激光器并進行了光路設計，可將激光聚焦在1μm空間范圍內(nèi)，若采用合適的物鏡，可將激光束聚焦在更小的空間范圍內(nèi)。共聚焦顯微鏡本身具有二維電動載物臺，可實現(xiàn)樣品的二維移動，實現(xiàn)電子芯片整個表面范圍的故障注入攻擊。發(fā)明人已在實驗平臺上得到初步結(jié)果，能夠以900nm左右的波長從正面輻照電路，產(chǎn)生穩(wěn)定的錯誤。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應明白，本發(fā)明的實施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計算機程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(zhì)(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產(chǎn)品的形式。本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實施例的方法、設備(系統(tǒng))、和計算機程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來描述的。應理解可由計算機程序指令實現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計算機程序指令到通用計算機、專用計算機、嵌入式處理機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器以產(chǎn)生一個機器，使得通過計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的裝置。這些計算機程序指令也可存儲在能引導計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備以特定方式工作的計算機可讀存儲器中，使得存儲在該計算機可讀存儲器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能。這些計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程數(shù)據(jù)處理設備上，使得在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計算機實現(xiàn)的處理，從而在計算機或其他可編程設備上執(zhí)行的指令提供用于實現(xiàn)在流程圖一個流程或多個流程和/或方框圖一個方框或多個方框中指定的功能的步驟。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁1 2 3