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随着摩尔定律的发展,集成电路特征尺寸缩小,使得集成电路的电源电压降低,频率升高,对电磁干扰、串扰以及粒子辐射等外界因素的影响越来越敏感。航天、医学辐射、汽车安全等领域等特殊领域的不断发展使得对于相关领域的电路可靠性要求更高,同时辐射环境中的任务需求使得应用到相关领域的集成电路规模越来越大,可靠性测试和评估时间加长,对于较大规模集成电路可靠性进行全面快速评估已经成为高可靠性集成电路的研究热点。故障注入是采用人为方法在电路中产生故障,然后评估电路错误特性,大规模集成电路一般采用RTL级硬件描述语言进行设计,然后通过自动化工具最终实现版图设计,所以在RTL级进行故障注入对电路可靠性进行评估具有重要意义。本文介绍了RTL故障注入相关概念,设计并实现了RTL级故障注入工具,采用Verilog-perl实现了词法分析器。并对RTL故障注入工具采用基于观察点和并行的加速策略,使得故障注入速度成倍提高。同时进行了在RTL级预测系统翻转截面的研究,得到可在RTL级获得系统动态翻转截面的方法。为了验证故障注入工具在大规模集成电路中的应用,对Open Risc1200处理器进行加固设计,搭建Open Risc1200故障注入需要的软硬件环境,对其进行故障注入敏感性分析,针对不同敏感程度和区域,采用纠错D触发器或者三模冗余的方法进行加固,设计了流水线纠错处理电路,得到了基于流水线保护的加固处理器。最后针对加固设计好的Open Risc1200处理器进行加固效果评估,对比加固设计前后的性能开销和抗辐射能力,该处理器在面积增大28.1%,功耗增大21.0%的基础上,故障注入工具评估结果显示抗辐射性能提高了10倍。同时获得了加固设计前后的动态翻转截面,加固设计后饱和翻转截面大约为2.5e-6c㎡/device。