申请/专利权人：西北核技术研究院

申请日：2019-05-23

公开（公告）日：2022-11-04

公开（公告）号：CN110188440B

主分类号：G06F30/3308

分类号：G06F30/3308

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2022.11.04#授权;2019.09.24#实质审查的生效;2019.08.30#公开

摘要：为了解决目前通过逆向工程获取芯片内部版图，提取芯片的物理地址与逻辑地址的对应关系，导致成本较高的技术问题，本发明提供了一种基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，包括步骤：1、准备单粒子翻转数据；2、计算并统计XOR参数和BHD参数；3、提取物理LSB与逻辑地址位映射关系；4、提取物理列LSB对应的逻辑位。本发明从待测器件的单粒子翻转数据中，提取出待测器件的物理LSB与逻辑地址位之间的映射关系，从而省去了对待测器件进行逆向工程的环节，降低了成本。

主权项：1.基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1】准备单粒子翻转数据；2】计算并统计XOR参数和BHD参数：2.1】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的二进制按位异或结果XOR；2.2】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的汉明距离BHD，即对应二进制按位异或结果XOR中“1”的个数；2.3】合并所有测试周期内获得的[XOR,BHD]参数对，根据BHD值对[XOR,BHD]参数对进行分组，不同组中的BHD值不同且唯一；2.4】在步骤2.3】中得到的不同组中，统计每一个XOR值出现的次数，并在组内根据出现次数，对XOR值进行降序排序；3】提取物理LSB与逻辑地址位映射关系：3.1】逐位提取物理行LSB对应的逻辑位：3.1.1】BHD＝1对应的组内，所有XOR值有1位为“1”，此时出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理行地址的最低位，记为LSBr1；3.1.2】BHD＝i对应的组内，所有XOR值有i位为“1”，只考虑其中LSBr1…LSBri-1为“1”的所有XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBr1…LSBri-1位为“1”之外，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理行地址的第i位LSB，记为LSBri；i≥2；3.1.3】按照步骤3.1.1】-3.1.2】的方法，依次提取物理行LSB：LSBr1、LSBr2……LSBrNr，直至按照上述步骤无法得到下一位物理行LSB对应的逻辑地址位；Nr为提取得到的物理行LSB数；3.2】提取物理列LSB对应的逻辑位：在对应相同BHD值的每一组XOR内，剔除含有行LSB为“1”的XOR结果，然后按照步骤3.1】的方法，提取物理列LSB对应的逻辑位，得到物理列LSB：LSBc1、LSBc2……LSBcNc；Nc为提取得到的物理列LSB数。

全文数据：基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法技术领域本发明涉及一种基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法。背景技术多位翻转MultipleCellUpsets，MCU是单个粒子入射存储器件，通过在多个敏感单元中沉积能量，导致多个存储单元同时发生翻转的现象。随着器件特征尺寸的降低，MCU出现的越来越频繁，对微电子器件的可靠性带来严重的威胁。相关研究过程中，从单粒子翻转SingleEventUpsets，SEU数据中判别MCU是最基本的要求。因为用户使用的是外部逻辑单元地址，而判断两个翻转单元是否相邻用的是内部物理单元地址，二者并不一致。通常，存储器芯片厂家出于对商业利益的保护，不会对用户开放芯片内部版图结构，从而使得MCU提取时面临的最主要问题是缺少物理地址与逻辑地址的映射关系。目前获取存储器物理地址与逻辑地址映射关系一种方法是首先通过逆向工程获取芯片内部版图，然后进一步分析获取芯片的物理地址与逻辑地址的对应关系。但这种方法需要额外的花费，时间成本较高。发明内容为了解决目前通过逆向工程获取芯片内部版图，提取芯片的物理地址与逻辑地址的对应关系，导致成本较高的技术问题，本发明提供了一种基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法。本发明的技术方案是：基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1】准备单粒子翻转数据；2】计算并统计XOR参数和BHD参数：2.1】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的二进制按位异或结果XOR；2.2】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的汉明距离BHD，即对应二进制按位异或结果XOR中“1”的个数；2.3】合并所有测试周期内获得的[XOR,BHD]参数对，根据BHD值对[XOR,BHD]参数对进行分组，不同组中的BHD值不同且唯一；2.4】在步骤2.3】中得到的不同组中，统计每一个XOR值出现的次数，并在组内根据出现次数，对XOR值进行降序排序；3】提取物理LSB与逻辑地址位映射关系：3.1】逐位提取物理行LSB对应的逻辑位：3.1.1】BHD＝1对应的组内，所有XOR值有1位为“1”，此时出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理行地址的最低位，记为LSBr1；3.1.2】BHD＝i对应的组内，所有XOR值有i位为“1”，只考虑其中LSBr1…LSBri-1为“1”的所有XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBr1…LSBri-1位为“1”之外，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理行地址的第i位LSB，记为LSBri；i≥2；3.1.3】按照步骤3.1.1】-3.1.2】的方法，依次提取物理行LSB：LSBr1、LSBr2……LSBrNr，直至按照上述步骤无法得到下一位物理行LSB对应的逻辑地址位；Nr为提取得到的物理行LSB数；3.2】提取物理列LSB对应的逻辑位：在对应相同BHD值的每一组XOR内，剔除含有行LSB为“1”的XOR结果，然后按照步骤3.1】的方法，提取物理列LSB对应的逻辑位，得到物理列LSB：LSBc1、LSBc2……LSBcNc；Nc为提取得到的物理列LSB数。进一步地，所述步骤1】中：单粒子翻转数据是通过对待测器件开展单粒子翻转试验获取的。进一步地，所述单粒子翻转试验应选择能量传输值尽量大的重离子开展试验。进一步地，在所述单粒子翻转试验成本可控的情况下，选择尽量低的注量率。进一步地，步骤3.2】具体为：3.2.1】在BHD＝1对应的组内剔除物理行LSB为1的XOR值后，只考虑剩余的XOR值，出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理列地址的最低位，记为LSBc1；3.2.2】在BHD＝i对应的组内剔除行LSB为1的XOR值后，只考虑前面得到的LSBc1…LSBci-1位为“1”的XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBc1…LSBci-1位为“1”之外，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理列地址的第i位LSB，记为LSBci；i≥2；3.2.3】按照步骤3.2.1】-3.2.2】的方法，依次提取得到物理列LSB：LSBc1、LSBc2……LSBcNc，直至按照上述方法无法得到下一位物理列LSB对应的逻辑地址位。本发明的有益效果：1、本发明从待测器件的单粒子翻转数据中，提取出待测器件的物理LSB与逻辑地址位之间的映射关系，从而省去了对待测器件进行逆向工程的环节，降低了成本。2、本发明中提取得到的物理LSB与逻辑地址映射关系可以用于该器件在不同粒子辐照下的MCU信息提取。3、本发明可以用于未采用位交错技术的SRAM以及含有该类SRAM模块其他芯片，如DSP、FPGA等。附图说明图1为本发明方法中物理LSB与逻辑地址位映射关系提取流程图。图2为本发明方法中单粒子翻转数据组织方式示意图。图3为本发明方法中物理LSB与逻辑地址位映射关系提取时，参数计算和统计部分示意图。具体实施方式为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明作进一步描述。如图1所示，本发明所提供的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法具体为：1】准备单粒子翻转数据：利用待测器件开展单粒子翻转效应试验，获取包含有多位翻转的单粒子翻转数据，并按照不同测试周期保存单粒子翻转数据，如图2所示，单粒子翻转数据表示为U＝[addr,bitu]，其中addr为翻转单元所在字的逻辑地址，bitu为翻转单元在字中的位置。为了增加单粒子翻转数据中多位翻转的占比，试验中应选择能量传输值LET尽量大越大越好的重离子开展试验。为了降低非多位翻转之间的计算量，试验应在成本可控的情况下选择尽量低的注量率，在每个测试周期的平均单粒子翻转数大于1的情况下，注量率满足越低越好。2】参见图3，计算并统计XOR参数和BHD参数，具体步骤如下：2.1】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的二进制按位异或结果XOR。2.2】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的汉明距离BHD，即对应二进制按位异或结果XOR中“1”的个数。2.3】合并所有测试周期内获得的[XOR,BHD]参数对，根据BHD值对[XOR,BHD]参数对进行分组，不同组中的BHD值不同且唯一。2.4】在步骤2.3】中得到的不同组中，统计每一个XOR值出现的次数，并在组内根据出现次数，对XOR值进行降序排序。3】物理LSB与逻辑地址位映射关系提取，具体步骤如下：3.1】逐位提取物理行LSB对应的逻辑位，具体步骤如下：3.1.1】BHD＝1对应的组内，所有XOR值有1位为“1”，此时出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理行地址的最低位，记为LSBr1；例如，下表1为BHD＝1对应的组，从表1中可以得到出现次数最多307次的XOR值中，为“1”的逻辑地址位是第6位A5，则逻辑地址的第6位A5是物理行地址的最低位，即LSBr1＝A5；表1BHD＝1XOR值次数3200000000000000100000307640000000000000100000050100000000000000000001205120000000000100000000022000000000000000000101……3.1.2】BHD＝ii≥2对应的组内，所有XOR值有i位为“1”，只考虑其中LSBr1…LSBri-1为“1”的所有XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBr1…LSBri-1位为“1”，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理行地址的第i位LSB，记为LSBri。例如，下表2为BHD＝2对应的组，从表2中可以得到满足LSBr1A5位为“1”出现次数最多188次的XOR值中，除了LSBr1A5位为“1”，新增加的“1”所在的逻辑地址位是第7位，则逻辑地址的第7位A6是物理行地址的第二低位，即LSBr2＝A6；下表3为BHD＝3对应的组，从表3中可以得到满足LSBr1、LSBr2位为“1”出现次数最多99次的XOR值中，除了LSBr1、LSBr2位为“1”，新增加的“1”所在的逻辑地址位是第8位，则逻辑地址的第8位A7是物理行地址的第三低位，即LSBr3＝A7；表2BHD＝2XOR值次数960000000000000110000018819200000000000011000000430000000000000000001135283841000000100000000000025000000000000000001011……表3BHD＝3XOR值次数224000000000000111000009921200000000010000100100091392660010001000000000001056554241010000000000100000047000000000000000001112……3.1.3】按照步骤3.1.1】-3.1.2】的方法，依次提取物理行LSB:LSBr1、LSBr2……LSBrNr，直至按照上述步骤无法得到下一位物理行LSB对应的逻辑地址位，Nr为提取得到的物理行LSB数。3.2】在对应相同BHD值的每一组XOR内剔除含有行LSB为“1”的XOR结果，，然后按照步骤3.1】的方法，继续提取物理列LSB对应的逻辑位，具体步骤如下：3.2.1】在BHD＝1对应的组内剔除物理行LSB为1的XOR值后，只考虑剩余的XOR值，出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理列地址的最低位，记为LSBc1；如下表4为从表1所有的BHD＝1结果中剔除了含有物理行LSB为“1”的结果表中删除线内容即为被剔除的结果。在剩余的XOR值中，出现次数最多20次的XOR值中为“1”的逻辑地址位是第1位A0，则逻辑地址的第1位A0是物理列地址的最低位，即LSBc1＝A0；表4BHD＝1剔除物理行LSB为1的XOR值后3.2.2】在BHD＝ii≥2对应的组内，剔除物理行LSB为1的XOR值后，只考虑前面得到的LSBc1…LSBci-1位为“1”的XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBc1…LSBci-1位为“1”，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理列地址的第i位LSB，记为LSBci。如下表5为从表2所有的BHD＝2结果中剔除了含有物理行LSB为“1”的结果表中删除线内容即为被剔除的结果。在剩余的XOR值中，满足LSBc1＝A0＝“1”出现次数最多3次的XOR值中，除了LSBc1＝A0＝“1”，新增加的“1”所在的逻辑地址位是第2位，则逻辑地址的第2位A1是物理列地址的第二低位，即LSBc2＝A1；如下表6为从表3所有的BHD＝3结果中剔除了含有物理行LSB为“1”的结果表中删除线内容即为被剔除的结果。在剩余的XOR值中，满足LSBc1＝LSBc2＝“1”出现次数最多2次的XOR值中，除了LSBc1＝LSBc2＝“1”，新增加的“1”所在的逻辑地址位是第3位，则逻辑地址的第3位A2是物理列地址的第二低位，即LSBc3＝A2；表5BHD＝2剔除物理行LSB为1的XOR值后表6BHD＝3剔除物理行LSB为1的XOR值后3.2.3】按照步骤3.2.1】-3.2.2】的方法，依次提取物理列LSB：LSBc1、LSBc2……LSBcNc，直至按照上述方法无法得到下一位物理列LSB对应的逻辑地址位，Nc为提取得到的物理列LSB数。上述步骤3.1.3】和3.2.3】提取到的物理行LSB和物理列LSB的数量不固定，与单粒子翻转数据量和单粒子翻转数据中的多位翻转占比多少有关，单粒子翻转数据量越大，多位翻转占比越多，则提取得到的物理LSB数量越多。

权利要求：1.基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特征在于，包括以下步骤：1】准备单粒子翻转数据；2】计算并统计XOR参数和BHD参数：2.1】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的二进制按位异或结果XOR；2.2】计算每一个测试周期内，任意两个单粒子翻转单元逻辑地址之间的汉明距离BHD，即对应二进制按位异或结果XOR中“1”的个数；2.3】合并所有测试周期内获得的[XOR,BHD]参数对，根据BHD值对[XOR,BHD]参数对进行分组，不同组中的BHD值不同且唯一；2.4】在步骤2.3】中得到的不同组中，统计每一个XOR值出现的次数，并在组内根据出现次数，对XOR值进行降序排序；3】提取物理LSB与逻辑地址位映射关系：3.1】逐位提取物理行LSB对应的逻辑位：3.1.1】BHD＝1对应的组内，所有XOR值有1位为“1”，此时出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理行地址的最低位，记为LSBr1；3.1.2】BHD＝i对应的组内，所有XOR值有i位为“1”，只考虑其中LSBr1…LSBri-1为“1”的所有XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBr1…LSBri-1位为“1”之外，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理行地址的第i位LSB，记为LSBri；i≥2；3.1.3】按照步骤3.1.1】-3.1.2】的方法，依次提取物理行LSB：LSBr1、LSBr2……LSBrNr，直至按照上述步骤无法得到下一位物理行LSB对应的逻辑地址位；Nr为提取得到的物理行LSB数；3.2】提取物理列LSB对应的逻辑位：在对应相同BHD值的每一组XOR内，剔除含有行LSB为“1”的XOR结果，然后按照步骤3.1】的方法，提取物理列LSB对应的逻辑位，得到物理列LSB：LSBc1、LSBc2……LSBcNc；Nc为提取得到的物理列LSB数。2.根据权利要求1所述的基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特征在于，所述步骤1】中：单粒子翻转数据是通过对待测器件开展单粒子翻转试验获取的。3.根据权利要求2所述的基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特征在于，所述单粒子翻转试验应选择能量传输值尽量大的重离子开展试验。4.根据权利要求3所述的基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特征在于，在所述单粒子翻转试验成本可控的情况下，选择尽量低的注量率。5.根据权利要求1或2或3或4所述的基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法，其特征在于：步骤3.2】具体为：3.2.1】在BHD＝1对应的组内剔除物理行LSB为1的XOR值后，只考虑剩余的XOR值，出现次数最多的XOR值中，为“1”的逻辑地址位，即为存储器内部物理列地址的最低位，记为LSBc1；3.2.2】在BHD＝i对应的组内剔除行LSB为1的XOR值后，只考虑前面得到的LSBc1…LSBci-1位为“1”的XOR值，出现次数最多的XOR值中，除了前面得到的LSBc1…LSBci-1位为“1”之外，新增加的“1”所在的逻辑地址位，即为物理列地址的第i位LSB，记为LSBci；i≥2；3.2.3】按照步骤3.2.1】-3.2.2】的方法，依次提取得到物理列LSB：LSBc1、LSBc2……LSBcNc，直至按照上述方法无法得到下一位物理列LSB对应的逻辑地址位。

百度查询： 西北核技术研究院 基于单粒子翻转数据的物理LSB与逻辑地址映射关系提取方法

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