juwade辐射软防护
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juwadeHardware Reliability Researcher

硬件可靠性研究者 · SRAM FPGA 辐射软防护

研究空间辐射环境下 SRAM FPGA 的单粒子软错误:位级翻转机理、ECC/TMR 缓解架构、擦洗调度与在轨辐射环境评估——数字可复算、来源可标注。

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17公开卫星辐射参数 · 选星即查
46.16MEO 冻结基线 SEU 率 /天 · 逐位可复现
3三域 Weibull 建模(CRAM / BRAM / FF)
125平台回归测试全部通过
SEU / MCUECC · TMR · 擦洗在轨辐射环境Xilinx 7 系列故障注入验证
方向 · Directions
1

在轨辐射环境评估

IGRF-13 地磁截止 → GCR / 捕获带环境 → 任务级 SEU 率;每个数字逐字段标注来源与假设。

2

SEU 打击与翻转仿真

LET / 入射角 / 落点 → 版图位图翻转分布与 SEU/MCU/Masked 分类——把"哪里脆弱"变成几何问题。

3

容错架构与擦洗调度

ECC / TMR / 分级恢复边界,scrub 调度与轨道 SEU 率联合视角的缓解设计。

4

STK × 平台实时集成

STK Connect TCP 桥接:逐历元位置 → 截止刚度 / McIlwain L / SEU 率挂载 → 实时 JSON 与 3D 视角。

轨道辐射速查 · 选一颗卫星看参数

公开卫星 × 轨道 → 辐射环境参数

数据由本平台真实链路离线预计算:IGRF-13 偶极截止 → BO2020 GCR + O'Neill LIS → XC7VX690T 三域 Weibull。全部为 GCR-only 模型级估计;捕获带质子与 SAA 通量未计入(需 AE9/AP9)。

拖拽旋转 · 滚轮缩放 · 全部 17 星同飞
瞬时 SEU 率—/天 · GCR-only
当前位置—
环境判别—
截止刚度—GV
McIlwain L—
自定义圆轨道 · 高度 × 倾角 → 双线性插值自 322 单元预计算网格
精选笔记
2026-10-05仿真平台演示动画

几何打击仿真:从 LET/入射角到位图翻转的可视化

把一次单粒子打击拆成可点选的参数:LET、倾角、方位、落点 → 版图位图上的翻转分布与 SEU/MCU 分类。让"为什么这颗芯片在这个角度最脆弱"变成一眼可查的几何问题。

2026-10-06工程实践演示动画

把 STK 接进辐射评估:Connect 协议与逐历元参数挂载

STK 出轨道、平台出辐射,中间只差一条 TCP 通道:逐秒拉取 Position,逐历元挂截止刚度、McIlwain L、环境判别与 GCR-only SEU 率——非冻结轨道一律标"模型级估计"。

研究笔记
发表于 2026-10-06在轨环境

从 46.16 次/天谈起:一条可复算的轨道 SEU 率链路

一个口号式数字如何做到逐位可复现:SPENVIS CREME96 真实 GCR 谱 → IGRF-13 偶极截止刚度 → Lee 2014 三域 Weibull 截面 → 任务期积分。冻结基线的意义不在"46.16"本身,而在于任何改动都能立刻回答"和基线差多少"。

发表于 2026-10-06器件建模

XC7VX690T 三域 Weibull 模型:CRAM、BRAM、FF 分开算

单组 Weibull 拟合整片截面会把 CRAM 主导的风险摊薄。按 Lee 2014 按域实测 σ 与官方位数(UG470/DS180/UG474)分域建模后,任务率、敏感区定位和 MCU 占比各自回到自己的量级上——完整参数见下方数据表。

发表于 2026-10-06缓解架构

SubFFT/PFFT:在 FFT 流水线上做分级恢复边界

1024 点、四通道、十级 radix-2 FFT 上,memory SECDED 与 arithmetic ECC 是连续且独立的恢复边界:同一 stage–phase interval 可在两个域中各容纳至多一个错误。"能恢复什么"由边界决定,不是口号决定——恢复电路本身无故障、错误落在声明的集合内,是论证的两块基石。

发表于 2026-10-04工程实践

云端跑全工程 Verilog 仿真:Icarus + stub 补 Xilinx IP

没有 Vivado 许可证也能做全工程回归:fp64_* IP 用自带 stub、xpm 用行为模型,73 个源文件编译+elaborate 冒烟,256×256 CS 成像链七级 pass 与 golden 逐位一致。testbench 自身的 off-by-one 与 RTL bug 必须分开记账。

发表于 2026-10-03缓解架构

擦洗调度不是免费午餐:scrub rate 与 SEU 率的联合视角

帧级擦洗的修复收益取决于错误驻留时间窗,而擦洗本身消耗配置带宽并引入新的失效面。把 scrub period 放进与轨道 SEU 率同一张账上,才算回答"多久擦一次"——否则只是在两个未知量之间做手势。

领域动态
数据速查
XC7VX690T 三域 Weibull 截面参数重离子实测(Lee 2014, IEEE REDW)+ 官方位数
域LET 阈值
(MeV·cm²/mg)
宽度 W形状 sσ_sat
(cm²/bit)
位数位数来源
CRAM0.4338.50.8523.34×10⁻⁸229,878,496UG470 配置位流长度
BRAM0.187.50.8933.82×10⁻⁸54,190,080DS180 52,920 Kb×1024
FF1.1271.31.0901.47×10⁻⁷866,400UG474/DS180 CLB FF 数
σ_sat 为按位饱和截面;DSP(3,600 slices)因 Lee 2014 无重离子 Weibull 而未计入。来源:DOI 10.1109/REDW.2014.7004595 + UG470/DS180/UG474。
任务 SEU 率基线同模型同器件下的轨道对比
轨道环境地磁截止整机 SEU 率性质
MEO 20200 km / 55°GCR(SPENVIS CREME96 实测谱)0.04–0.86 GV46.160314073644855 /天冻结基线(逐位可复现)
GEO(Lee 参照)GCR 太阳极小 + 100 mil Al≈0(无屏蔽)CRAM 1.0e-7 · BRAM 5.2e-7 · FF 9.0e-8 /bit·day文献参照(GEO 近乎无地磁屏蔽)
任意轨道(STK 联动)GCR-only(BO2020+LIS)逐历元 IGRF-13模型级估计,标注 provenance模型级(SAA/内带只标区域标志)
冻结基线仅适用于 20200 km/55° MEO;其它轨道的数字是模型级估计而非冻结证据——来源与假设逐字段标注。
项目

seu_platform

SRAM FPGA 单粒子效应仿真平台:几何打击 / 轨道环境 / SAR 链路 / 效应总览 / 器件内部 / STK 实时,六模块一体的 Web 应用。

orbit_seu 链路

轨道辐射环境评估:SPENVIS CREME96 真实谱 + BO2020/AE8·AP8 + IGRF-13 截止 + 分域 Weibull,冻结基线 46.160314073644855 /day。

SubFFT / PFFT

1024 点 FFT 容错架构研究:SECDED + arithmetic ECC 连续恢复边界,Yosys 资源评估 + Python 位级注入验证。

STK 实时链路

STK Connect TCP 桥接:逐历元位置 → 截止刚度 / McIlwain L / 环境判别 / GCR-only SEU 率,含实时 3D 视角页面。

常用资源
关于

硬件可靠性研究者,关注 SRAM FPGA 在空间辐射环境下的软错误与缓解设计。做过的链路:RTL 故障注入 → 位图级打击仿真 → 器件截面建模 → 在轨任务率评估。本站笔记以工程可复算为准绳:数字给出配置、命令与 SHA,估计就标估计,证据就标冻结。