高放射線環境下でFPGAを動作させるための集積回路の開発

开发用于在高辐射环境下运行 FPGA 的集成电路

• 批准号: 22K03666
• 负责人: 浜田 英太郎
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: High Energy Accelerator Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03666/
• 关键词: FPGA; SEU; 集積回路; ソフトエラー; パーシャルリコンフィグレーション

FPGAには高エネルギーの粒子が入射すると回路構成用メモリが変更されてしまう問題（SEU）がある。これまで多くの実験で、FPGA製造元が用意した自動修正回路を組み込むことで対応してきたが、この方法だと多ビットのエラー発生した場合等でエラーを修正できなくなってしまい、FPGAの信頼性と稼働率が損なわれてしまう。本研究では、これらの状況を防ぐためのSEU修正用ASICを開発する。このSEU修正用ASIC回路は対象のFPGAの近くに配置され、FPGAと信号をやり取りすることで、FPGA内に発生したSEUによるエラーを自動で修正する。今年度はSEU修正回路を設計し、ASICではなくFPGAに組み込んで試験を実施した。このSEU修正回路には、FPGA内の全ての回路構成用メモリをスキャンし、取得した回路データ情報からSEUにより発生したエラーを特定することができる。また、SEU修正回路にはパーシャルリコンフィグレーション（FPGAを停止させることなく、一部のデザインを再コンフィグレーションする）させる機能を有しており、ファームウェアの再ダウンロードさせることなく、SEUによってエラーが発生したメモリの自動修復が可能である。このSEU修正回路には小規模なプロセッサを採用している。そのため、処理内容プログラムを変えることで、様々な種類のFPGAにも対応できる。さらに、SEU修正回路をASICへ移行した場合でも、回路の処理を微調整できるような工夫も施されている。FPGAに疑似的なエラーを発生させ、SEU修正回路の機能試験を実施した。この試験により、1ビットのエラーでも多ビットのエラーでも期待通りに修正できることを確認できた。また、神戸大学タンデム加速器における中性子照射試験を実施し、FPGAの再ダウンロードさせることなく、SEUによるエラーを修正できることも確認できた。

The FPGA circuit is constructed with an incident beam loop, which is more sensitive to the problem (SEU). The purpose of the system is to automatically correct the loop system, the FPGA system is intended to automatically correct the loop, and the method is used to improve the accuracy of the system, such as the information system, the FPGA information system, the rate of trust, the rate of information, and so on. In this study, ASIC is used for the correction of SEU in this study. ASIC loops are used for SEU correction, such as FPGA proximity configuration, FPGA signal acquisition, and FPGA for automatic correction of SEU devices. This year, the SEU Correction Loop Design, the ASIC Correction Loop Design Program, the ASIC Correction Loop Design Program, and the ASIC Correction Loop Design Program are designed and implemented this year. The SEU correction loop and the FPGA internal full circuit are constructed to obtain the information of the loop, the SEU, the health and the specific configuration. In the SEU correction loop, there is a problem that the FPGA does not need to be repaired. There is an automatic repair machine that may be used for automatic repair of the health care system. Use the SEU correction loop to correct the small size of the circuit in order to make sure that you use the correct circuit. The information and content of the information will be changed, and the information and information of the FPGA will be improved. The SEU correction loop "ASIC" is moved to close the loop, and the loop is adjusted in a microcosmic manner. The suspected health care equipment of FPGA and the SEU correction loop machine can be used to improve the performance. I don't know. I don't know. The neutrals were irradiated by the accelerator of Shengyang University, the neutrals were exposed to the accelerator, the FPGA was re-irradiated, and the SEU was corrected.