FPGA SEU问题与SEM Core

Xilinx设计的SEM Core

幸运的是，由于SEU现象发生的概率极低，绝大多数普通设计应用并不需要考虑这一问题。但是在航空、航天等高可靠性需求环境下，或者在一些高海拔地区，发生SEU的概率会相应增加。为了及时纠正这种SEU引发功能异常，进一步提高FPGA器件的可靠性，Xilinx开发了Soft Error MitigationCore，简称SEM IP。

FPGA内部的存储单元主要分为4大类：Configuration RAM （CRAM）, Block RAM (BRAM), Distributed RAM (DRAM) 以及Flip-Flops(FF)。CRAM用于存储FPGA的配置数据，也是占比最大的存储单元模块。剩下三种的占比依次减少，均可以被用户逻辑使用。

SEM IP可以通过不间断地循环扫描FPGA的CRAM，快速检测出其中是否有存储单元内容和初始值不一致，并且可以把已经被翻转的存储单元的值修复为原来的值。该IP占用资源少，使用方便灵活，可以及时地纠正大多数SEU错误，从而避免了重新配置FPGA的麻烦。

需要注意的是，SEM IP并不会扫描监测剩余三种存储单元。BRAM虽然也是数量较多的存储单元模块，但Xilinx的BRAM可以开启自带的ECC校验功能，纠正SEU或者其他问题导致的数据错误。另外，DRAM和FF的数量相对来说比较少，叠加考虑SEU现象发生的极低概率，这两部分的SEU问题一般可以安全忽略。

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