1. 引言
对 SRAM 型 FPGA 的抗单粒子效应进行安全性设计、评估的方法之一是故障注入,
基于 SEM IP(Soft Error Mitigation 软错误缓解核)的单粒子故障注入方法由于其可移植性、
能够不中计,与目标设计实际运行时遭受的高能粒子攻击效果更接近,成为一种应用最广
泛的一种故障注入方法.由于 SEM IP 和目标设计共同组成整个工程设计,在正常布局布线
的过程中会将目标设计和 SEM IP 随机布局布线到任意位置.该状态下,若对目标设计执行
故障注入,会打翻 SEM IP 使用的配置寄存器,这种情况下一方面需要重新下载配置文件
使得 SEM IP 能够正常工作,另一方面对目标设计的失效率统计就不准确.因此,为了有针
对性的对目标设计进行故障注入而不涉及其他无关的部分,需要找到一种将 SEM IP 和目
标设计分开布局布线的方法.这样一来能够只对设计者关心的部分进行故障注入,从而依据
故障注入结果对目标设计的失效率进行统计,提高失效率统计的准确性;同时,当目标设
计发生不可修复的故障时,可通过部分重配置的方法对目标设计进行配置文件下载而不中
断设计运行.
本文将 SEM IP 在线故障注入技术和部分重配置技术结合起来开展单粒子故障注入实
验;SEM IP 提供了向 FPGA 配置存储器进行故障注入的能力,部分重配置提供了在单个
FPGA 上动态地对硬件进行时间复用的能力,提高灵活性的同时,可以对目标设计进行在
线故障注入,同时不会因为将故障注入到 SEM IP 而影响故障注入系统的正常工作.
2. SEM IP 简介
2.1 SEM IP 接口
SEM IP 的结构如图 1,主要包括外部设置模块(EXT Shim)、HID 设置模块(HID
Shim)、MON 模块(MON Shim)以及控制器(Controller).
图 1 SEM IP 核结构图
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