张砦，刘燕，黄莉莉

南京航空航天大学 自动化学院，南京 211106

SRAM型FPGA(Field Programmable Gate Array)应用过程涉及大量数据处理和存储操作，其中BRAM(Block RAM)是以阵列结构方式布局的主要存储器电路，在整个系统工作过程中具有重要地位[1-4]。

BRAM极易受到空天强辐射环境下高能粒子影响而发生单粒子效应，出现位翻转的瞬时故障甚至永久故障[5-6]。虽然BRAM发生瞬时故障的比例远高于永久故障，但出现永久故障的可能性依旧存在，需要采取措施解决永久故障问题，否则会影响FPGA正常工作[7]。因此，BRAM永久故障是严重威胁系统可靠性的因素，在考虑BRAM瞬时故障容错的同时，更需要考虑解决BRAM永久故障问题，但永久故障修复难度更大。

提高BRAM可靠性的方法主要是容错设计，具体手段是故障单元屏蔽和修复。目前BRAM容错方法和技术主要采用纠错码ECC(Error Correction Code)、三模冗余TMR(Triple Mode Redundancy)和存储器刷新(Memory-Scrubbing)，其中ECC和TMR是基于屏蔽手段的容错方法，而Memory-Scrubbing支持存储单元瞬时故障自修复。ECC容错[8-11]通过增加校验码并解码的方式实现对数据的检错纠正，但只是输出过程屏蔽了错误的数据位，并没有修复导致数据错误的存储单元。TMR容错方法[12-15]采用存储器数据硬件热备份方式，通过数据输出时的多模表决实现故障单元信息屏蔽，也没有改变故障单元的状态，要修复故障单元需要进一步开展故障模块定位和修复设计。Memory-Scrubbing技术[12]的原理是对存储单元进行数据刷新，其侧重故障发生后的处理手段，用正确的数据对全体存储单元进行刷新可修复瞬时故……