第1章
太空环境与辐射效应
空间辐射环境概述 · 辐射与半导体相互作用 · TID/SEE/DD · 辐射效应分类
银河宇宙射线单粒子效应总剂量
第2章
容错设计基础
故障·错误·失效 · 冗余技术分类 · MTTF/MTBF/λ · 目标与挑战
硬件冗余信息冗余可靠性度量
第3章
硬件冗余技术 (上)
静态/动态/混合冗余 · 三模冗余TMR · 五模冗余 · 表决器设计
TMR双机热备多数表决
第4章
硬件冗余技术 (下)
TMR粒度选择 · 局限性(功耗/面积) · 局部TMR · FPGA抗辐照案例
粒度优化选择性TMRFPGA
第5章
信息冗余技术
检错/纠错码 · 汉明距离 · 奇偶校验 · CRC · 汉明码 · BCH/RS · 卷积/Turbo
ECC循环冗余BCH码
第6章
ECC内存与缓存保护
存储器软错误 · SRAM/DRAM ECC · (72,64)码 · NAND BCH · Cache策略 · Scrubbing
SECDEDCache奇偶校验Scrubbing
第7章
时间冗余技术
指令重执行 · 程序卷回 · 检查点 · 看门狗定时器 · 代价与适用场景
RollbackCheckpointWDT
第8章
软件容错技术
N版本编程 · 恢复块 · 断言与异常 · 软件看门狗 · 心跳检测
NVP恢复块故障隔离
第9章
抗辐照工艺与器件
SOI/SOS · RHBD标准单元 · 环形栅/保护环 · DICE/Quatro/STT-MRAM
SOIRHBDDICE
第10章
SoC容错架构
SoC容错流程 · 总线/互连容错 · 片上存储器分区 · 外设接口 · 故障管理单元
AXI-ECC容错NoCCAN/1553B
第11章
容错处理器架构
流水线TMR · 寄存器ECC · ALU双模冗余 · 状态机加固 · 锁步多核
Lockstep自校验ALUFSM加固
第12章
FPGA容错设计
SEU敏感性 · 配置存储器CRC/Scrubbing · LUT/BRAM容错 · DPR · TMR实现
回读校验动态部分重配置TMR
第13章
混合信号与模拟电路容错
ADC/DAC辐射效应 · 双通道比较 · PLL容错 · 带隙基准加固 · 混合信号测试
自校准PLL加固带隙基准
第14章
故障注入与验证
模拟/仿真/硬件注入 · Saber/FaultSim · FPGA加速注入 · 故障覆盖率 · 验证流程
故障注入Saber覆盖率分析
第15章
可靠性建模与评估
RBD · 故障树FTA · 马尔可夫链 · 蒙特卡洛 · MIL-HDBK-217 · 加速寿命试验
FTA马尔可夫ALT
第16章
抗辐照芯片测试
辐射源(钴源/质子/重离子) · 总剂量测试 · 单粒子LET · 位移损伤 · 数据分析
重离子截面曲线测试设施
第17章
标准与规范
NASA EEE-INST-002 · ESA ESCC · MIL-STD-883 · JEDEC JESD57/89 · 认证流程
航天标准MIL-STDJEDEC
第18章
低功耗容错设计
功耗与可靠性权衡 · DVFS容错 · 亚阈值电路 · 功耗感知TMR · DVS与错误率
DVFS亚阈值低功耗TMR
第19章
自适应容错系统
在线检测 · 动态冗余管理 · 自适应TMR · 机器学习故障预测 · 自修复架构
DRM故障预测自修复
第20章
片上网络(NoC)容错
路由器/链路辐射效应 · 容错路由(XY/奇偶转弯) · 双网络 · ECC/CRC保护
容错路由双网络NoC冗余
第21章
存储系统容错
RAID抗辐照 · 纠删码 · NVM(RRAM/PCM)容错 · 存储控制器容错
RAID纠删码NVM
第22章
安全关键系统容错
DO-254 · IEC 61508 · ISO 26262 · Fail-Safe/Fail-Operational · SIL等级
功能安全ASIL故障安全
第23章
MCM与3D IC容错
MCM辐射/热管理 · TSV冗余与修复 · 微凸点可靠性 · 3D堆叠存储器容错
TSV冗余3D IC微凸点
第24章
量子效应与新兴技术
量子退相干 · 量子纠错(Shor/Steane/表面码) · 自旋电子学 · CNT/石墨烯
量子纠错表面码自旋电子
第25章
案例：星载计算机容错
LEON3/4处理器 · SpaceWire总线 · 存储ECC/Scrubbing · 在轨恢复策略
LEONSpaceWire在轨恢复
第26章
案例：高能物理实验芯片
ATLAS/CMS前端 · CERN辐射环境 · GBT芯片容错 · 数据采集容错
GBT高能物理前端电子学
第27章
案例：汽车电子芯片容错
ADAS容错 · ISO 26262 ASIL-D · 传感器融合 · 制动/转向故障安全
ASIL-DADAS故障安全
第28章
容错设计工具与EDA流程
Synopsys/Cadence支持 · 容错综合 · 可靠性仿真 · 设计流程集成
EDA容错综合可靠性分析
第29章
未来趋势与挑战
7nm/5nm辐射效应 · AI芯片容错 · 边缘抗辐照 · 太空互联网 · 成本效益
先进工艺AI容错卫星星座
第30章
课程总结与项目实践
知识体系回顾 · 项目选题 · 设计流程(需求/架构/容错/验证) · 报告与答辩
项目实践设计流程答辩指导