唐志帅, 王延刚, 刘兴华

(上海飞机设计研究院，上海　201210)

0　引　言

单粒子翻转(Single Event Upset，SEU)是由于空间粒子辐射而导致存储单元发生位翻转(即内容由0变为1，或由1变为0)。SEU效应是瞬态的、非破坏性的，但是它可能会改变微电子电路的RAM (Random Access Memory, 随机访问存储器)构型、对可编程电子硬件所执行的功能产生不利影响[1]。

现代民机飞控、航电等系统高度复杂，其大量采用了基于RAM的复杂电子硬件，例如微处理器，存储器，FPGA (Field Programmable Gate Array, 现场可编程门阵列)等。这些设备中包含SEU敏感部件，一旦受到SEU效应影响，则可能导致计算结果错误、程序执行序列错误，工作异常，甚至是系统的崩溃。因此为保证他们所执行功能的可用性和完整性，应考虑引入特殊设计特征或执行额外的检查，并对SEU效应的安全性影响进行分析。

1　航空应用中的芯片选择

目前在民机机载设备的研制过程中，得到了广泛应用的芯片主要包括专用集成电路器件(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)和FPGA。

ASIC芯片能够实现高密度、小体积和低功耗，但ASIC制片成本和风险较高，欠缺灵活性。ASIC一旦制造完成，如果需求发生更改则需要较长更改周期和巨额重制费用，因此ASIC适用于不需要过多特殊定制、能够大规模量产应用的场合，且要求设计需求“一次正确”。ASIC虽然对SEU敏感，但相对来说具有较好的抗SEU性能。

随着电子工业的飞速发展，FPGA由于兼顾高性能及灵活性在数字系统设计及ASIC原型前端设计中得到广泛的应用。FPGA的主流技术有基于反熔丝、基于SRAM (Static Random Access Memory，静态随机访问存储器)和基于Flash三种。

(1)基于反熔丝的FPGA在编程后即使掉电也不丢失数据，使用较方便，稳定可靠，有比较好的抗SEU性能。……