Fault tolerance of SRAM-based FPGAs circuits

De nos jours, les circuits FPGAs à base de mémoire SRAM sont omniprésents dans les applications électroniques embarquées. Ainsi, ces circuits sont devenus un acteur principal dans l’amélioration du rendement de l’ensemble du spectre des systèmes-sur-puce (SoC). Néanmoins, les pannes se sont accentuées dans ces technologies émergentes, qu’il s’agisse de pannes permanentes provenant d’une forte densité d’intégration, associée à une complexité élevée des procédés de fabrication, ou de pannes transitoires découlant des particules chargées qui heurtent les FPGAs dans leurs environnements d’exploitation. La tolérance aux pannes des circuits FPGAs à base de mémoire SRAM est donc un paramètre essentiel pour assurer la sûreté de fonctionnement des applications implémentées. Dans le cadre de cette thèse, nous proposons une stratégie de tolérance aux pannes qui s’accommode des contraintes de fiabilité pour un système implémenté dans un FPGA à base de mémoire SRAM. Cette stratégie présente une grande flexibilité et un coût faible comparé à la technique de la redondance modulaire triple (TMR), et permet la gestion en temps d’exécution qui est une caractéristique importante pour les applications critiques. Dans cette thèse, nous proposons également des tests spécifiques, appelés algorithmes March, qui permettent de détecter les pannes intra-mots dans la mémoire de configuration d’un circuit FPGA- SRAM. Ces tests présentent l’avantage de bénéficier d’une implémentation rapide et d’obtenir un taux de couverture élevéNowadays, SRAM-based FPGAs are omnipresent for embedded electronic applications. Consequently, these circuits became the key player of the overall System-On-Chip (SoC) yield enhancement. However, faults are increasingly pronounced in these emergent technologies, from permanent faults arising from circuit processing at nanometer scales to transient soft errors arising from high-energy particle hits. So fault-tolerance of SRAM-based FPGA is an important system metric to ensure the dependability of embedded applications. The first part of this thesis exposes a comprehensive technique to cope with multiple faults in applications implemented in SRAM-based FPGA without incurring substantial area, power, or performance penalties. This approach has three main benefits compared to redundancy-based fault-tolerance: it’s very low overhead, the option for runtime management, and its complete flexibility. Run-time management can be a very valuable feature of a system, particularly for mission-critical applications. This fault-tolerance approach handles runtime problems on-line, minimizing the amount of system downtime and eliminating the need for outside intervention. The last part of this thesis is oriented toward configuration memory array of SRAM-based FPGA test and diagnostic. New fault models in configuration frames and March algorithms are proposed. These tests have the advantage to benefit from a fast implementation and achieving high fault coverag