Особенности функционального контроля микропроцессоров при проведении радиационных исследований

П. В. НЕКРАСОВ, О. А. КАЛАШНИКОВ, А. А. ДЕМИДОВ

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)

ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ МИКРОПРОЦЕССОРОВ ПРИ ПРОВЕДЕНИИ РАДИАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Рассмотрены основные методы тестирования микропроцессоров (МП) при проведении радиационных исследований. Проведено сравнение, указаны характерные особенности каждого метода. Приведены некоторые результаты, полученные в результате радиационных исследований МП.

В последнее время в современной отечественной электронике значительно расширилась номенклатура МП, увеличивается рабочая частота, степень интеграции и функциональность, вследствие чего значительно возрастает потребность определения стойкости этих СБИС для возможности внедрения их в отечественную аппаратуру военного и космического применения. МП является устройством, состоящим из большого количества блоков, расположенных определенным образом на кристалле и взаимодействующих между собой по заданным алгоритмам. Возникает вопрос, каким образом осуществлять ФК МП при проведении испытаний на радиационную стойкость. Причем требуется не просто определить наличие сбоя в работе, но также указать причину сбоя и блок МП в котором он произошел. Функциональный контроль необходимо производить, используя наихудшие режимы работы СБИС: предельная частота, максимальное количество переключений блоков МП, нагруженность выводов и т. д. В процессе проведения радиационных испытаний, при одних и тех же уровнях воздействия можно получить как положительные, так и отрицательные результаты ФК, это связанно с тем, что в момент подачи импульса ионизирующего излучения (ИИ) МП может находиться в разных местах тестирующей программы. Возможен вариант, при котором сбой происходит, но мы его не фиксируем т. к. тестируем другие узлы МП. За последнее десятилетие сложность МП возросла в десятки, а то и в сотни раз, поэтому задача проведения достоверных испытаний, позволяющих наиболее точно определить уровень ФК отказа СБИС МП, является сложнейшей и актуальнейшей.

Существует несколько вариантов реализации процедуры функционального контроля, наиболее распространенные из них приведены ниже. Выбор методики тестирования во многом определяет точность полученных уровней стойкости микросхемы, время, затраченное на проведение испытания, ресурсы испытательной базы.

1. Метод упрощенного тестирования представляет собой вариант тестирования, при котором на МП входы подаются статические логические уровни и тактовый сигнал с заданной частотой, при этом на одном из выходов контролируется детерминированная временная диаграмма, по которой и определяется ФК. Простота, малая информативность.

2. В методе псевдодинамического тестирования ФК происходит с помощью ПК, в который включено специальное устройство сопряжения с МП. Основным преимуществом этого метода является реализация ФК программным образом. Недостатком данного метода является его псевдодинамичность, т. е. реализация временных диаграмм с интервалами, гораздо превышающими реальные временные интервалы.

3. Метод тестирования СБИС в реальном режиме функционирования. Исследования МП проводятся в составе материнской платы, для тестирования используется программа, по которой МП будет работать в реальных условиях. Недостатком такого подхода является относительная применимость результатов данных испытаний к тому же МП работающему в другом устройстве и по другой программе.

4. Метод полного тестирования, реализуется проектированием специализированного устройства тестирования данного МП, которое должно производить полное тестирование СБИС, на предельных частотах.

Недостатком данного метода, являются огромные временные затраты, требуемые на построение тестирующих программ для каждого блока МП. Сложность устройства современного МП обуславливает невозможность протестировать все его блоки.

5. Для избавления от недостатков предыдущего варианта ФК был предложен метод выборочного тестирования МП. Для его реализации Необходима подготовка специализированной оснастки, которая позволит осуществить тестирование наиболее важных и восприимчивых блоков МП. Наиболее восприимчивые блоки выбираются исходя из практики проведения радиационных исследований.

Список литературы

1. Некрасов контроль 32-х разрядного МП 1890ВМ1Т при проведении радиационных испытаний// Электроника, микро - и наноэлектроника. Сб. научн. трудов / Под ред. . М.:МИФИ, 2005. С.240.

2. Анализ и построение тестов цифровых программно-управляемых устройств/ , - М.:Энергоатомиздат, 19с.