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Soft error mitigation

Erkennung und Abschwächung von Soft-Errors in SRAM-basierten FPGAs

Projektmitarbeiter: Sascha Lützel, Christian Siemers  

SRAM (Static Random-Access Memory) basierte FPGA sind empfindlich gegenüber hochenergetischer Strahlung insbesondere kosmischer und radioaktiver Strahlung. Da ein gewisser Prozentsatz dieser Strahlung allgegenwärtig ist und selbst in hochreinem Silizium genügend radioaktive Verunreinigung anzutreffen ist, um einen hinreichenden Teilchenstrom zu erzeugen, ist es nötig Techniken zu entwickeln, um die auftretenden Effekte abzuschwächen. Die Effekte werden als Single-Event-Upsets (SEUs) bezeichnet. Diese Ereignisse verursachen einzelne umkehrbare Bitflips im Konfigurationsspeicher des FPGA und verändern somit die Konfiguration des FPGA.  Solch ein Verändern der FPGA Konfiguration führt teilweise zu schweren Fehlfunktionen des Systems und somit ist es wichtig Soft-Errors zu erkennen und die Auswirkungen abzuschwächen.Es gibt zwar schon funktionierende Techniken, die aber hauptsächlich in einer Verdreifachung des Hardwareaufwands beruhen.

 

Idee ist es eine kosteneffiziente Technik zu finden welche einen hinreichenden Schutz vor Softerrors bietet und dabei möglichst wenig Hardwareressourcen benutz und somit für kleine kosteneffiziente Systeme tauglich ist. Die Haupaufgabe ist es eine Hardwareerweiterung zu definieren welche den Test auf Soft-Erros und die Rekonfiguration im Fehlerfall übernimmt und dabei zu dem letzten korrekten Zustand des FPGA-Desings zurückkehrt.  

 

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