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基于忆阻器神经网络的辐射效应诊断系统设计

2021-06-10王新胜李宗霖王夕悦

关键词:故障诊断模型

王新胜,李宗霖,王夕悦

(哈尔滨工业大学(威海),山东 威海 264209)

航天事业是我国群策群力发展的重要事业,航天事业的稳步向前离不开航天器的可靠性,电子元器件是航天技术快速提升的关键[1]。航天器正常工作时一般位于太空中,太空中存在大量高能粒子,如果集成电路暴露在太空环境中,那么集成电路将迅速出错甚至失效,有许多航天器受到空间环境影响而出现故障,其中45%左右的故障是由各类辐射失效所导致的[2]。随着集成电路工艺技术的发展,纳米级的MOSFET会产生一些新的辐射效应[3]。实时判断集成电路所处的工作状态,诊断集成电路的辐射失效状态,及时采取处理措施可以很大程度地降低航天器出现故障的概率。

忆阻器是具有一定“记忆”特性的4种电学基本元件之一,目前主要的应用方向有数据存储、逻辑运算、神经网络运算等[4],且忆阻器可以与CMOS电路集成。忆阻器电路在数值运算方面比CMOS电路更具优势,在实现2×2乘法器时,使用纯CMOS搭建需要62个器件,而使用忆阻器与MOSFET混合搭建时仅需要36个器件就可以实现相同功能[5],忆阻器也可以实现模拟信号的乘法。使用忆阻器交叉阵列[6]搭建CNN的硬件电路是一种完美选择,通过忆阻器搭建的智能集成电路辐射效应诊断系统,可以将诊断电路与待诊断电路集成,可以有效掌控电路的状态,保障系统的可靠性。

1 SRAM的辐射故障的模型

1.1 SRAM单粒子效应模型

对于SRAM单粒子效应的模型最早使用的是矩形注入脉冲模型,其波形形状与真实高能粒子入射器件所产生的波形相差较大。……

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