65nm工藝下一種新型MBU加固SRAM的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、靜態(tài)隨機存儲器(SRAM)作為微處理器和SoC芯片中的重要組成部件，被廣泛應(yīng)用于航天電子系統(tǒng)中。特殊的空間環(huán)境，給航天電子系統(tǒng)帶來了各種輻射效應(yīng)，這些輻射效應(yīng)是導(dǎo)致航天電子系統(tǒng)失效的主要原因。SRAM由于較小的臨界電荷，使其很容易受到輻射效應(yīng)影響，亟需抗輻射加固設(shè)計。隨著我國航天事業(yè)的進一步發(fā)展，對抗輻射集成電路的性能以及可靠性等指標(biāo)提出了新的要求，使用更小的工藝尺寸來提高性能是必然的發(fā)展趨勢。隨著工藝尺寸的縮減，時鐘頻率增加，電源電壓

2、降低，給SRAM的抗輻射加固帶來了新的挑戰(zhàn)。首先，隨著電源電壓降低，電路的臨界電荷值下降，SRAM存儲單元更容易翻轉(zhuǎn)。其次，隨著電路的集成度增加，輻射引發(fā)SRAM多位翻轉(zhuǎn)(MBU)的概率增加，使得傳統(tǒng)加固存儲單元面臨失效。另外，隨著時鐘頻率增加，組合邏輯的單粒子瞬態(tài)(SET)導(dǎo)致的軟錯誤越來越嚴(yán)重，SRAM存儲單元的外圍組合邏輯模塊必須進行相應(yīng)的加固設(shè)計。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴對傳統(tǒng)加固存儲單元對MBU敏感的問題進行分析，提

3、出一種新型抗MBU的存儲單元結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)通過加入隔離管增加敏感節(jié)點的抗翻轉(zhuǎn)的能力，并通過精心的版圖布局隔離了敏感節(jié)點對。模擬結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)有較好的抗MBU性能。并從靜態(tài)噪聲容限、抗輻射性能以及讀寫速度三個方面進行考慮，基于理論分析與實驗?zāi)M，研究隔離管的尺寸對這些性能的影響以及如何選擇一個合理的尺寸。⑵對存儲單元中的外圍電路提出了相應(yīng)的加固設(shè)計方法。本文采用源級隔離的加固方法設(shè)計了一種抗輻射靈敏放大器。TC AD模擬結(jié)果表明，該加固方法