【摘 要】
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随着集成电路工艺尺寸的缩减,芯片的集成度和性能大幅提升,同时工作电压不断减小,电路节点关键电荷相应降低,使得芯片对于由辐射引起的单粒子效应越来越敏感。特别是对于应用在航空航天领域的集成电路来说,单粒子效应已成为集成电路失效的主要原因之一。单粒子效应主要分成两类,一类是发生在时序逻辑电路中的单粒子翻转(Single Event Upset),另一类是发生在组合逻辑电路中的单粒子瞬态(Single E
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随着集成电路工艺尺寸的缩减,芯片的集成度和性能大幅提升,同时工作电压不断减小,电路节点关键电荷相应降低,使得芯片对于由辐射引起的单粒子效应越来越敏感。特别是对于应用在航空航天领域的集成电路来说,单粒子效应已成为集成电路失效的主要原因之一。单粒子效应主要分成两类,一类是发生在时序逻辑电路中的单粒子翻转(Single Event Upset),另一类是发生在组合逻辑电路中的单粒子瞬态(Single Event Transient)。国内外学者对此做了大量的研究,提出了许多具有抗辐射加固能力的锁存器结构。然而,这些结构大多只能单一的容忍SEU或SET,并且常常面临着面积开销较大、功耗较高和延迟较大等问题。基于上述问题,本论文在分析已有的锁存器的基础上,提出了两种具有功耗低,延迟快,可靠性高的加固锁存器结构。(1)提出一种交叉互连的容SEU加固锁存器。锁存器中四个三输入-拆分反相器相互交叉连接构成一个存储单元,能够保证电路节点的逻辑值稳定锁存。另外,通过采用C单元结构作为输出级可以有效防止结构中敏感节点发生SEU。HSPICE仿真实验表明,与其它加固锁存器在延迟、面积开销、功耗等方面对比可知,本文提出的锁存器面积开销平均下降了6.19%,延迟平均下降44.43%,功耗平均下降11.20%,PDP平均下降51.44%。(2)提出了一种考虑工艺偏差的低功耗加固锁存器。锁存器在内部使用了高电平信号控制时钟反相器的方法构建反馈回路,以此来减少功耗,并且在锁存器的末端添加一个C单元达到防护SEU的效果。另外,通过在输入节点和传输门之间添加延迟单元使得提出的锁存器可以具有过滤SET脉冲的能力。与同等的抗SEU/SET锁存器相比,本文提出锁存器的延迟平均下降37.34%,功耗平均下降55.01%,PDP平均下降75.22%,面积开销平均仅增加了 3.90%。而且该锁存器的延迟和功耗受PVT波动变化较小,性能更加稳定。图[35]表[7]参[65]
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