本文關(guān)鍵詞：納米工藝下數(shù)字集成電路的抗輻射加固技術(shù)研究

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【摘要】：集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心,也是國家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,集成電路在性能提高的同時,所面臨的可靠性問題也日趨嚴(yán)重。集成電路的特征尺寸不斷下降,節(jié)點的關(guān)鍵電荷不斷減少,軟錯誤發(fā)生的概率急劇增加,可靠性問題面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前集成電路已經(jīng)全面進(jìn)入納米時代,集成電路的軟錯誤加固設(shè)計變得愈發(fā)重要。本文針對納米工藝下數(shù)字集成電路的軟錯誤問題,在研究現(xiàn)有加固鎖存器設(shè)計的基礎(chǔ)上,提出有效的加固鎖存器設(shè)計方案,本文主要工作如下：本文分析了納米工藝下集成電路面臨的可靠性問題,指出了單粒子翻轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的軟錯誤是威脅集成電路可靠運行的主要因素。闡述了集成電路中軟錯誤的基本概念,重點分析了單粒子翻轉(zhuǎn)的機制和瞬態(tài)故障的建模分析方法。總結(jié)了已有的單粒子翻轉(zhuǎn)加固設(shè)計方法,并分析了具體加固鎖存器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。在分析已有的加固鎖存器的基礎(chǔ)上,本文針對已有加固鎖存器開銷過大和無法容忍單粒子多節(jié)點翻轉(zhuǎn)的問題,提出了LCHL鎖存器和STHTI鎖存器設(shè)計。其中LCHL鎖存器在輸出級使用鐘控CWSP單元,以屏蔽鎖存器內(nèi)部節(jié)點的瞬態(tài)故障；同時在輸出節(jié)點所在的反饋環(huán)上使用CWSP單元,屏蔽輸出節(jié)點上瞬態(tài)故障對電路的影響。LCHL鎖存器實現(xiàn)了對單節(jié)點翻轉(zhuǎn)的全加固設(shè)計,具有良好的加固性能。同時LCHL鎖存器相比于已有的加固鎖存器其開銷大幅降低。HSPICE仿真結(jié)果表明,相比于FERST鎖存器、SEUI鎖存器、HLR鎖存器、Iso-DICE鎖存器,其面積平均下降23.20%,延遲平均下降55.14%,功耗平均下降42.62%,PDP平均下降68.28%。詳盡的PVT分析表明LCHL鎖存器性能受PVT變化的影響很小,性能穩(wěn)定。STHTI鎖存器使用具有過濾功能的CWSP單元構(gòu)成三�；ユi結(jié)構(gòu),并在鎖存器輸出端使用CWSP單元實現(xiàn)對單粒子多節(jié)點翻轉(zhuǎn)的容忍。HSPICE仿真結(jié)果表明,相比于TMR鎖存器,該鎖存器PDP下降了58.93%；相比于能夠容忍單粒子多節(jié)點翻轉(zhuǎn)的DNCS-SEU鎖存器,該鎖存器PDP下降41.56%。同時STHTI鎖存器具有較低的工藝偏差敏感性和較好的抗噪聲能力。本文所提出的LCHL鎖存器和STHTI鎖存器具有良好的單粒子翻轉(zhuǎn)加固性能,同時引入的開銷較低,對于緩解納米工藝下集成電路軟錯誤問題,提高集成電路的可靠性具有一定的價值。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN431.2

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本文編號：1305481