2020年9月初，季丰电子（新三板：870641）自研的芯片SER（Soft Error Rate，软失效率）验证系统成功为客户完成首批测试，国内某先进工艺晶圆厂客户工程技术人员在现场确认结果，对结果无疑问，承认平台稳定可靠，结果有效。此举标志着中国大陆企业自研创新在该SER领域取得关键突破，可以为中国晶元、芯片企业提供高时效、更稳定可靠、以及更合理成本的SER方案，成为国内首次开发成功适用于工业验证标准的方法。季丰电子在朝着打造中国No.1 芯片工程技术中心又迈出了坚实的一步！让运营工程更简单！Make IC Operations Easier！ 季丰电子正在践行自身的价值！
什么是软失效
一般CPU系统的启动和工作流程如下：
图1：软失效示意图
当系统运行中，内存某个数据发生非预期的错误，整个软件崩溃或者数据异常，但是重新启动，内存数据被第1步动作重新加载，系统恢复正常，这种就是软失效 (Soft Error)
存储单元如何异常翻转
图2：软失效原因说明
图3：造成异常翻转的原因
季丰SER平台以及测试方案
季丰电子SER平台是一整套测试套件，包含硬件、软件部分以及相应长短距离连接线，因此客户只需要提供待测芯片以及信号时序图、配置寄存器。测试平台还可以提供纯净可调电压源供待测芯片使用。
图4：测试区域以及连接示意图
季丰SER验证系统具备特点：
1.支持远程软件控制、结果显示、支持高强度核辐射人体安全远距离通信模式。
2.支持多芯片并行测试，并行控制和读取结果。
3.支持实时显示全部数据测试结果、数据统计功能。
4.支持回传芯片所有错误位和错误地址，并且保存成二进制文件。
5.支持多种客户定义测试数据类型案例，包括0x00,0xFF,0x55,0xAA…。
6.支持用户多种操作，包括开始、停止、初始化、复位…。
7.支持高压上限、低压下限测试。
8.支持时序调节，根据客户芯片需求，以及距离长短，调整测试频率。
9.支持配合多种强度辐照，提供给客户更丰富的数据。
10.支持数据分析，并生成报告，供客户内部、外部使用。
图5：季丰SER验证系统测试平台软件界面 （隐藏了客户实际数据）
图6：季丰SER测试硬件平台主控实物图，LCD也同时显示测试结果
在此之前，这种芯片及晶圆工艺级别的实验国内公司了解不多。偶尔有高品质客户想做，却往往不知哪里能做；相比之下，季丰电子此次验证成功的SER验证系统能够让客户在国内就完整实验，周期和成本方面与国外方案相比具备巨大优势。
客户选择季丰实现SER方案，是源于客户认为季丰电子在最近两年进步发展飞快，在本土高端人才、跨界创新方面具备独特整合技术优势。季丰人才全部100%是大陆本土经验丰富的、来自顶级设计公司及实验室的独挡一面的将才，有着不同经验和专长的他们聚在一起，不到一周内就定义了全部软硬件方案及实验实施方案。客户确认可行，认可季丰唯一能够提供完整设备系统软硬件开发及实验的供应商。随后两个月时间内，季丰调试完成了该系统全部软硬件及算法的研发，并在客户现场的监督下完成了全部测试，获得客户渴望的数据，一次性实验成功！所有以上的SER设备研发和SER实验，全部由季丰电子在大陆独立自主主导完成。
客户品质副总盛赞道：“超出预期！没想到！SER实验是Foundry厂必需，但却不常规的实验科目，理论上国内每个晶圆厂每个工艺节点都应该做此实验，获得一手SER可靠性数据，才能对自己的产品有更大的可靠性信心，对客户高品质负责。季丰电子团队太强大了！你们解决到了我们急迫问题，你们做到了国内独家！”
图7：核裂变下的粒子分布
（宇宙中的单粒子非常难捕捉，因此季丰电子采用中子源核辐射来诱发SER）
季丰电子设计的SER实验，采取季丰工程快封将晶圆产品快速封装成型，采取焊接方式固定在PCB板上，精准定位待测芯片在真实高强度中子源照射下，精确读取被测芯片在特定辐射强度下的全部每一位比特反转出错数据，完成出错概率计算。能为芯片级及系统级客户，计算核辐射情况下芯片出错概率、系统出错概率提供了SER可靠数据。该SER整套方案包含硬件、软件、算法、时序控制等皆100%由季丰电子独家设计并实现，经检验：该系统在核辐射情况下，稳定运行，能实时将现场结果远程传递到远端数十米以外（人体远离核辐射的安全要求）的控制室，供工程师现场判断。这套系统从一开始设计，就充分考虑到了如何避免测试平台受到辐射而发生错误反转，如何特殊设计避免其它周边电路的辐照带来的噪音，所以得出的错误数据皆来自被测芯片，因此方案和数据都被客户认定有效、可靠。
图8: 0x55用例下季丰软件能比较出每一位软错误数据格式演示
在中子照射实验中，季丰电子的SER验证系统检测到了随着中子流功率的加强逐渐引起的频繁的比特错误反转。这一现象和《切尔诺贝利》剧的一幕非常相似：一个高级的机器人到达辐射区域后，很快就系统崩溃，完全不能工作。本次实验的主要检测目的就是，在不同辐射强度、不同工作电压、多种测试数据类型情况下，芯片的比特错误率SER。所有测试数据均被系统记录，在后期分析中可以进一步供客户分析，有助于客户可以设计更加抗辐射的芯片和系统。
这次实验也表明，只要客户需要，季丰可以为系统厂、整机厂、晶圆厂、封装厂、设计公司等所有客户，提供完整的SER软硬件开发及实验能力。
如果您有各种工程技术需求，欢迎垂询季丰电子。（www.giga-force.com），或邮件至sales@giga-force.com。
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