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TechnologicalInnovation技术创新
基于IEC61508标准的功能安全芯片设计方法探讨
1，21，21，21，2
谷荧柯 崔同兵 任 军 林子明
(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；
2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)
摘要：集成电路设计和制造技术的发展使得芯片级功能安全设计取得快速进步，功能安全芯片的开
发、验证方法成为业界关注的热点。基于IEC61508标准，首先论述该标准的功能安全技术手段，归
纳总结当前国际主流功能安全芯片的设计技术特性。其次基于IEC61508标准对功能安全芯片的开发
和设计进行深入分析，建立功能安全芯片开发的V模型。最后提出一套符合IEC61508标准的功能安全
芯片的开发方法，基于该方法的约束设计一款ASIC芯片，并针对设计结果进行归纳总结。
关键词：功能安全；IEC61508；V模型；二取一冗余；锁步技术；冗余校验
Abstract:Duetotherapiddevelopmentofintegratedcircuitdesignandmanufacturingtechnologies,
chip-levelfunctionalsafety-relateddeviceshavemadegreatprogress.Thedevelopmentvalidation
methodologyoffunctionalsafety-relatedIChasbecomethefocusoftheindustry.Thispaperdiscusses
thefunctionalsafetytechniquesintroducedinIEC61508standard,summarizesthemaintechnical
characteristicsoffunctionalsafety-relatedICatpresent,andpresentsaV-modelforfunctionalsafety-
relatedICdevelopmentbasedontheanalysisofIEC61508standard.Finally,itputsforwardacomplete
methodologyoffunctionalsafety-relatedICdevelopmentconformingtoIEC61508todesignanASIC,and
givesashortconclusiononthedesignresult.
Keywords:functionalsafety;IEC61508;V-model;1outof2redundancy;locksteptechnology;redundantcheck
DOI:10.3969/j.issn.1673-4440.2016.05.001
CPU；其设计大多采用冗余思想、隔离技术、故障
1 概述
检测和保护、特殊开发工具等手段，可保证较高的
半导体技术的飞速发展，使得高性能、高鲁棒鲁棒性和测试覆盖率。
性系统的片上集成成为可能，从而提高了集成度，
2 IEC61508安全标准
降低了功耗，减少了成本。功能安全系统也在逐步
小型化集成，在提升产品综合性能的同时，也对系2.1 标准简介
统的安全性带来挑战。IEC61508标准对功能安全芯IEC61508安全标准[1]由国际电子
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