1 / 26

Испытательные средства нормативно-методического и программного

Испытательные средства нормативно-методического и программного обеспечения контроля одиночных радиационных эффектов в ЭКБ. АНАШИН В.С. 1 , ЕМЕЛЬЯНОВ В.В. 2 , ЗЕБРЕВ Г.И. 3 , ИШУТИН И.О. 1,3 , КУЗНЕЦОВ Н.В. 4 1 ОАО НИИ космического приборостроения, Москва

alana-cervantes
Télécharger la présentation

Испытательные средства нормативно-методического и программного

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Испытательные средства нормативно-методического и программного обеспечения контроля одиночных радиационных эффектов в ЭКБ АНАШИН В.С.1, ЕМЕЛЬЯНОВ В.В.2, ЗЕБРЕВ Г.И.3, ИШУТИН И.О.1,3, КУЗНЕЦОВ Н.В.4 1ОАО НИИ космического приборостроения, Москва 2ФГУП НИИ приборов, Лыткарино, Московская обл. 3Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» 4НИИ ядерной физики МГУ, Москва

  2. ИОНИЗИРУЮЩИЕ ИЗЛУЧЕНИЯ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА – ГЛАВЕНСТВУЮЩИЙ ЕСТЕСТВЕННЫЙ ДЕСТАБИЛИЗИРУЮЩИЙ ФАКТОР, ОГРАНИЧИВАЮЩИЙ СРОК АКТИВНОГО СУЩЕСТВОВАНИЯ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Стимулируют другие виды отказов (в первую очередь, электростатические) 45-55% 25-35% 5-15% 5-15% ЭС ОЭ ДЭ другие Из-за эффектов одиночных событий зафиксированы отказы космических аппаратов: Feng Yun I (Yun 1998), S II Jan (1998), Iron 9906 (1997); из-за дозовых эффектов – Hipparkos (Aug.1993). * * H.C.Koons et al.,The impact of the space environment on space systems,Aerospace technical Report TR-99 (1670) – 1, 1999)

  3. УСРЕДНЁННЫЕ ЗНАЧЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ИЗЛУЧЕНИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА * – порядковый номер в периодической системе.

  4. ВИДЫ ОДИНОЧНЫХ РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ

  5. АЛГОРИТМ СЕРТИФИКАЦИИ РЭА КА (В ЧАСТИ СТОЙКОСТИ К ИИ КП) Проверка требований по стойкости (этап выдачи и согласования ТЗ (ТТЗ)) Определение состава, уровней воздействия и коэффициентов запаса К з (Коэ= 10, Кдэ= 3) Система мониторинга Расчет локальных условий эксплуатации аппаратуры Отраслевое ПО Проверка специальных мероприятий (этап эскизного проекта, как правило) Выбор ЭКБ Порядок выбора ЭКБ Проверка стойкости выбранной ЭКБ ИСС , отраслевое ПО, порядок оценки стойкости Расчетная оценка стойкости аппаратуры Отраслевое ПО Отраслевое ПО Выявление критических элементов Отраслевое ПО Расчет локальных условий ЭКБ и требований к методам повышения стойкости Методы повышения стойкости Реализация методов повышения стойкости Испытательные стенды Экспериментальное подтверждение стойкости ЭКБ Проверка расчетной оценки стойкости (все этапы проектирования) Соответствие методов оценки требованиям НД Соответствие результатов оценки требованиям ТЗ Отраслевое ПО Необходимость проведения экспериментальной оценки Проверка экспериментальных результатов стой-кости (этап наземной экспериментальной отработки) Порядок выбора типовых представителей и состава испытаний Соответствие состава и методов испытаний требованиям нормативной документации Соответствие испытательного центра требованиям ФСС КТ Сертификация Подтверждение стойкости изделия космической техники

  6. УСЛОВИЯ СЕРТИФИКАЦИИ КТ ЛУ- локальные условия; Тр – точность расчета; ОСЛ К– ослабление конструктивными элементами КА; ТЗ(ТТЗ) – требования ТЗ (ТТЗ) ОСЛ РЭА - ослабление конструктивными элементами РЭА; ТМ- точность метода; З – запас; ЭКБ мин – минимальное значение стойкости ЭКБ Плу≤ ПРЭА Плу~ Ктр·Кослк·Птз(ттз) ПРЭА~ Кз·КослРЭА·Ктм·ПЭКБ.мин сейчас Ктр=Ктм=1 Кз = 1 для испытаний Кз = 3-10 для оценки

  7. ВИДЫ И МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ КОНТРОЛЯ СТОЙКОСТИ ЭКБ К ИИ КП • Испытания: • прямые • моделирующие • имитирующие • Расчеты: • верифицированное ПО • ПО • Экспертная оценка • Испытания: • квалификационные • определительные • Оценка: • Экспериментальная • Экспериментально-аналитическая • аналитическая • Обеспечение стойкости в процессе производства ЭКБ • Исследования • Экспериментальные • Экспериментально-аналитические • аналитические

  8. СОСТАВ ИСПЫТАТЕЛЬНОГО СТЕНДА ПРЯМОГО КОНТРОЛЯ ОДИНОЧНЫХ РАДИАЦИОННЫХ ЭФФЕКТОВ (ИС ОРЭ) В состав ИС ОРЭ входят: - испытательный стенд облучения протонами и ионами (ИС ОПИ), базирующийся на выводе 212 ускорительного комплекса ГНЦ РФ ИТЭФ (г. Москва); - испытательный стенд облучения ионами (ИС ОИ (400)), базирующийся на циклотроне У-400, расположенного в лаборатории ядерных реакций ОИЯИ (г. Дубна, Московской области).

  9. СТРУКТУРА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДОВ КОНТРОЛЯ ОДИНОЧНЫХ ЭФФЕКТОВ • Назначение: • контроль 2-х типов (SEU и SEL) эффектов в цифровых СБИС (2009); • контроль 5-ти типов (SEHE, SEFI, SEB, SEGR, SET) эффектов в аналого-цифровых БИС (2010) • Манипулирование объектом • Позиционирование • Фиксация Исходный пучок Действующий пучок • Обеспечение рад. безопасности • Контроль вторичныхфакторов • Защита • Ловушка • Контроль • Контроль объект • Наведение пучка • Манипулирование пучком Рабочее место оператора и испытателя Вакуумный тракт транспортировки пучков • Контроль объекта • Предварительный • Общий

  10. ХАРАКТЕРИСТИКИ ИС ОРЭ

  11. ВИДЫ ИСПЫТАНИЙ НА ВОЗДЕЙСТВИЕ ВЭП И ТЗЧ Определительные Контрольные Зависимость сечения ОРЭ от: энергии ВЭП (25  E (МэВ)  400); ЛПЭ ТЗЧ (0,3  ЛПЭ (МэВМэВ×см2/мг)  60) Возможность возбуждения SELпри энергии и ЛПЭ, заданных в требования к СБИС(или требованиях заказчика) • Регистрация: • количество событий определенного типа; • - интегральные потоки протонов и ТЗЧ. Регистрация: Не менее одного события SEL или набора потока 1010 протонов/см2 (107 ионов/см2) =N/(Ф×бит)

  12. АЛГОРИТМ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ Расчёт норм испытаний (ОСОТ, НДС) Получение зависимости  (Λ) Проведение испытаний (НДС) =N/(Ф×бит), N- зарегистрированное число событий, Ф – поток частиц Аппроксимация экспериментальных данных аналитической кривой и получение параметров для расчёта интенсивности сбоев Обработка результатов испытаний (ОСОТ) • 2-х параметрический расчёт при отсутствии экспериментальных данных по протонам • 4-х параметрический расчёт при наличии полных экспериментальных данных Расчёт интенсивности сбоев (ОСОТ)

  13. ПРИМЕР РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ Значения сечений одиночных сбоев в СБИС СОЗУ 1637РУ1 при воздействии пучка ионов Fe. Значения сечений одиночных сбоев в СБИС СОЗУ 1637РУ1 при воздействии протонов.

  14. НОРМАТИВНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ • РД 134-0175-2009 Методы испытаний цифровых сверхбольших интегральных микросхем на воздействие отдельных высокоэнергетических протонов и тяжелых заряженных частиц космического пространства на ускорителях заряженных частиц. (НДС-1) • РД 134-0174-2009Методы расчета показателей стойкости интегральных микросхем к воздействию заряженных частиц космического пространства по одиночным сбоям и отказам по результатам прямых испытаний на ускорителях заряженных частиц. (НДС-2) • Набор программ и методик испытаний • Техническое описаниеИС ОРЭ • Инструкция по эксплуатации ИС ОРЭ

  15. СОСТАВ ПРОГРАММ И МЕТОДИК (ПМ) ИСПЫТАНИЙ ИС ОРЭ 1. Программа и методика испытаний базового профилометра НПК-1-06/219 ПМ; 2. Программа и методика базового измерителя потока плотности частиц НПК-1-06/261 ПМ; 3. Программа испытаний ЛВ НПК-1-06/144 ПМ1; 4. Методика испытаний ЛВ НПК-1-06/144 ПМ2; 5. Программа и методика испытаний БАОПИП, включая: - программу испытаний БАОПП НПК-1-06/271 ПМ1; - методику испытаний БАОПП НПК-1-06/271 ПМ2; - программу испытаний БАОИП НПК-1-06/264 ПМ1; - методику испытаний БАОИП НПК-1-06/264 ПМ2; 6. Программа испытаний АФО на тестовом пучке протонов НПК-1-07/220 ПМ; 7. Методика испытаний АФО на тестовом пучке протоновНПК-1-07/220 ПМ1; 8. Программы и методики испытаний локальной и глобальной защит, ловушек, включая: - программу автономных испытаний (отдельные блоки) на тестовом пучке нейтронов НПК-1-07/264 ПМ3; - методику автономных испытаний (отдельные блоки) на тестовом пучке нейтронов ИТЭФ/208-108-1/96 ПМ3; - программу совместных испытаний МО ГЗ, ЛЗ и ловушки на тестовом пучке НПК-1-07/264 ПМ2; - методику совместных испытаний МО ГЗ, ЛЗ и ловушки на тестовом пучке ИТЭФ/208-108-1/ПМ2; - программу комплексных испытаний МО ГЗ, ЛЗ и ловушки на пучке протонов произвольных характеристик НПК-1-07/264 ПМ1; - методику комплексных испытаний МО ГЗ, ЛЗ и ловушки на пучке протонов произвольных характеристик ИТЭФ/208-108-1/ПМ1; 9. Программа и методика совместных проверок микроконтроллерного тестера НПК-1-08/220 ПМ; 10. Программа и методика совместных испытаний микроконтроллерного тестера НПК-1-08/220 ПМ1; 11. Программа и методика автономных проверок аппаратуры связи НПК-1-08/222 ПМ ; 12. Программа и методика автономных испытаний аппаратуры связи НПК-1-08/222 ПМ1; 13. Программа и методика автономных проверок микроконтроллерного модуля НПК-1-08/103 ПМ; 14. Программа и методика автономных испытаний микроконтроллерного модуля НПК-1-08/103 ПМ1; 15. Программа и методика автономных проверок аппаратуры отображения НПК-1-08/221 ПМ; 16. Программа и методика автономных испытаний аппаратуры отображения НПК-1-08/221 ПМ1; 17. Программа испытаний МИК ИТЭФ-01Л/08-459 П; 18. Методика испытаний МИК ИТЭФ-01Л/08-459 М; 19. Программа и методика испытаний АППф ИТЭФ-01Л/08-438 ПМ; 20. Программа и методика испытаний ИППЧ ИТЭФ-01Л/08-461 ПМ; 21. Программа испытаний МПК ИТЭФ-01Л/08-438 П; 22. Методика испытаний МПК ИТЭФ-01Л/08-461 М; 23. Программа и методика испытаний АМ ИТЭФ-01Л/08-462 ПМ; 24. Программа испытаний ЛП ИТЭФ-01Л/08-223 П; 25. Методика испытаний ЛП ИТЭФ-01Л/08-223 М; 26. Программа и методика испытаний функционирования АОКЭХ НПК-1-08/774 ПМ; 27. Программа и методика испытаний автономного функционирования узлов АОКЭХ НПК-1-08/774 ПМ1.

  16. СОСТАВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПО ИС ОРЭ • 1. ТПО базового профилометра НПК-1-07/01-01; • 2. ТПО базового измерителя потока плотности частиц • НПК-1-07/03-01; • 3. ТПО БАОПИП включая: • - ТПО БАОПП НПК-1-07/123-01; • - ТПО БАОИП НПК-1-07/126-01; • - ТПО проведения автономных проверок АФО НПК-1-07/254-01; • - ТПО проведения совместных проверок АФО НПК-1-07/255-01; • - ТПО проведения испытаний АФО НПК-1-07/256-01; • - ТПО локальной и глобальной защит, ловушек, включая: • - ТПО измерений при совместных и автономных испытаниях НПК-1-07/238-01; • - ТПО пересчета результатов совместных испытаний на результаты комплексных испытаний НПК-1-07/239-01; микроконтроллерн. тестер: • 4. Технологическое ПО совместных проверок НПК-1-08/220-01.01; • 5. Технологическое ПО совместных испытаний НПК-1-08/220-02.01; • микроконтроллерный модуль: • 6. Технологическое ПО автономных проверок НПК-1-08/103-01.01; • 7. Технологическое ПО автономных испытаний НПК-1-08/103-02.01; • Аппаратура отбражения • 8. Технологическое ПО автономных проверок НПК-1-08/221-01.01; • 9. Технологическое ПО автономных испытаний НПК-1-08/221-02.01; • 10. Технологическое ПО профилометра НПК-1-08/483; • 11. Технологическое ПО МИК НПК-1-08/484; • 12. Технологическое ПО АППФ НПК-1-08/485; • 13. Технологическое ПО ИППЧ НПК-1-08/486; • 14. Технологическое ПО МПК НПК-1-08/487; • 15. Технологическое ПО испытаний функционирования АОКЭХ НПК-1-08/817; • Технологическое ПО испытаний автономного функционирования узлов АОКЭХ НПК-1-08/818; • 16. Технологическое ПО ОСИ ЦДКТ.00151-01, из состава АСТИ; • 17. Технологическое ПО аппаратуры рабочего места оператора (АРМО), включая удаленное управление пучками: • 17.1 Технологическое ПО РМ ОПИ в части: • - Технологическое ПО РМ ОПИ-О ЦДКТ.464971.004, • - Технологическое ПО РМ ОПИ-И ЦДКТ.464971.005. • 17.2 Технологическое ПО РМ ОИ в части: • - Технологическое ПО РМ ОИ-И ЦДКТ.464971.008.

  17. ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЕ (ПО) для обработки результатов испытаний Пользователь И Н Т Е Р Ф Е Й С П О Л Ь З О В А Т Е Л Я Диспетчер программ и интерфейса пользователя Расчет условий эксплуатации Двух- параметрический расчет стойкости к ОРЭ Обработка эксперимен- тальных данных Четырех- параметрический расчет стойкости к ОРЭ Экспериментальные данные ОСОТ (Одиночные Сбои и ОТказы) - Программный комплекс, предназначенный для расчёта норм испытаний, обработки результатов испытаний ЭКБ на стойкость к ИИ КП, расчета частоты сбоев ЭКБ под воздействием ВЭП и ТЗЧ ЕРПЗ, ГКЛ, СКЛ и моделирования радиационной обстановки на орбите. Структура программного комплекса ОСОТ

  18. МОДУЛИ ОСОТ Модуль расчёта условийэксплуатации Для заданной орбиты, времени запуска, активности солнечного цикла производится расчёт энергетических Спектров протонов и ионов ГКЛ, СКЛ, ЕРПЗ, а также электронов ЕРПЗ Модуль обработки экспериментальных данных Производит аппроксимацию 2-х типов: Модуль 4-параметрического расчёта интенсивности сбоев S0 – площадь поверхности чувствительного объёма, f(s) – функция распределения длин хорд, S – длина хорды, L –ЛПЭ, (L)– дифференциальный спектр ЛПЭ Модуль 2-параметрического расчёта интенсивности сбоев Расчёт по модели тонкого слоя

  19. ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИСПЫТАНИЙ 1 2 1 – моделирования спектров на заданной орбите, для определённой защиты 2 – аппроксимация экспериментальных данных и извлечение параметров модели для исследуемой ИМС 3 – расчет интенсивности сбоев по 2-м модулям: «Эффект-1» и «Эффект-2» 3

  20. Проведено сравнение ЛПЭ-спектров для ТЗЧ и энергетических спектров ВЭП, рассчитанных по моделям ОСОТ и CREME96 для 4 различных орбит (Геостационарная, МКС, ГЛОНАСС, «Молния») и толщин защиты: 0,5 г/см2, 1 г/см2, 3 г/см2. В результате сравнение получено, что спектры ОСОТ и CREME96 совпадают в пределах 15%. ВЕРИФИКАЦИЯ ОСОТ. СРАВНЕНИЕ С CREME96 (СПЕКТРЫ) Спектры ТЗЧГКЛ Спектры ВЭП ГКЛ Пример: Геостационарная орбита, минимум солнечной активности, защита – 1г/см2

  21. ВЕРИФИКАЦИЯ ОСОТ. СРАВНЕНИЕ С CREME96 (ИНТЕНСИВНОСТЬ СБОЕВ НА ГСО) Входные данные: X=Y= 10 мкм, (поверхностные размеры ЧО) W=5 МэВ см2/мг (параметр модели), S=2 (параметр модели). защита – 1г/см2 Для расчёта использовались спектры CREME96, таким образом проведена верификация расчётного метода

  22. ВЕРИФИКАЦИЯ ОСОТ. СРАВНЕНИЕ С CREME96 (ИНТЕНСИВНОСТЬ СБОЕВ НА МКС) Входные данные: X=Y= 10 мкм, (поверхностные размеры ЧО) W=5 МэВ см2/мг (параметр модели), S=2 (параметр модели). защита – 1г/см2 Для расчёта использовались спектры CREME96, таким образом проведена верификация расчётного метода

  23. ВЕРИФИКАЦИЯ ОСОТ. ПОЛЁТНЫЕ ДАННЫЕ 1. Данные получены с двух спутников (G1, G2) в период 2001-2006 гг., точками показана средняя интенсивность сбоев за месяц. На график нанесены результаты расчёта по программам ОСОТ и CRÈME96 для минимума и максимума солнечной активности, из которых видно, что совпадение с полётными данными лучше (до 1,5 раз) у ОСОТ.

  24. ВЕРИФИКАЦИЯ ОСОТ. ПОЛЁТНЫЕ ДАННЫЕ 2. Источник - “Flight data analysis report”, 1 July 2003. Исходные данные: Толщина чувствительной области – 4 мкм Устройство - COTS DRAM HITACHI MDM1400G-120, 4 Mx1 bit, 220 DRAM per FDR. Толщина защиты 100mils (Al) Толщина защиты 1440mils (Al) Хотя в данном эксперименте точная толщина защиты не известна, для наиболее вероятных значений, указанных в статье, результаты расчёта «ОСОТ» ближе к полётным данным.

  25. ПОРЯДОК СДАЧИ ОО ИС ОРЭ В ОПЫТНУЮ ЭКСПЛУАТАЦИЮ • Подтверждение готовности ОО ИС ОРЭ к комплексным испытаниям (Уведомление от 06.11.2009 № НПК-1/194): • соответствие ОО ИС ОРЭ требованиям ТЗ (Акт от 06.11.2009 № НПК-1/192); • соответствие ОО ИС ОРЭ комплекту КД ЦДКТ.412110.001 (Акт от 05.11.2009 № НПК-1/189); • Завершение разработки комплекта КД ЦДКТ.412110.001 (Акт от 05.11.2009 № НПК-1/190). • Проведение комплексных испытаний ОО ИС ОРЭ (Акт от 30.11.2009 № НПК-1/211 с рекомендацией о вводе в опытную эксплуатацию (ОЭ): • разработка программы и методики проведения комплексных испытаний ОО ИС ОРЭ ЦДКТ.412110.001 ПМ; • проведение комплексных испытаний ОО ИС ОРЭ(Протокол от 30.11.2009 № НПК-1/209): • проверка работоспособности ОО ИС ОРЭ и его составных частей; • подтверждение соответствия ОО ИС ОРЭ требованиям ТЗ; • метрологическая аттестация ОО ИС ОРЭ (Протокол от 25.11.2009 № НПК-1/200); • подтверждение возможности проведения испытаний СБИС (завершение отработки НДС и отладки ПО «ОСОТ»). • Ввод ОО ИС ОРЭ в опытную эксплуатацию (Акт от 02.12.2009 № НПК-1/214).

  26. ВЫВОДЫ • Создан испытательный стенд прямого контроля одиночных радиационных эффектов (ИС ОРЭ) • -ПО разработанной КД изготовлен опытный образец • -Проведены комплексные испытания • -Проведена метрологическая аттестация • - Сдан ИС ОРЭ сдан в опытную эксплуатацию • Разработано нормативно-методическое обеспечение (НМО) стенда • - Проведено согласование с предприятиями отрасли • - НМО зарегистрировано и сдано в архив ЦКБС • Разработано программное обеспечение ОСОТ • -Проведена обширная верификация ПО • -ПО сдано в отраслевой фонд алгоритмов и программ (ФАП)

More Related