【摘要】：集成電路工藝發(fā)展到了納米時代,電源電壓和器件尺寸隨之不斷減小,電路節(jié)點電容也不斷減少,所以節(jié)點存儲的電荷急劇下降,因此CMOS電路愈發(fā)容易受到輻射效應引起的軟錯誤影響。當高能粒子轟擊電路的敏感節(jié)點時,所帶電荷被敏感節(jié)點收集,如果節(jié)點的邏輯狀態(tài)發(fā)生了改變,稱為單粒子翻轉。集成電路工藝不斷縮減,晶體管尺寸不斷下降,芯片的集成度迅速上升,導致晶體管間的距離隨之減小。高能粒子轟擊電路產(chǎn)生的電荷可能被兩個節(jié)點收集,導致兩個節(jié)點邏輯狀態(tài)同時發(fā)生改變,稱為單粒子雙點翻轉。相關研究表明,當集成電路的特征尺寸進入90 nm以后,電荷共享導致的雙點翻轉已經(jīng)成為嚴重問題。因此,設計抗單粒子雙點翻轉的集成電路成為迫切需要解決的問題。隨著納米工藝尺寸的不斷縮減,電荷共享導致的軟錯誤對集成電路的影響愈發(fā)嚴重。本文針對納米工藝下集成電路的軟錯誤問題,以降低單點翻轉和雙點翻轉引起的軟錯誤為目的,在分析和總結前人加固方案的基礎上,提出了兩種加固方案:(1)能夠部分容忍雙點翻轉的加固鎖存器(TMR-2D1R);(2)能夠完全容忍雙點翻轉的加固鎖存器(TMR-1D2R)。TMR-2D1R鎖存器由一個RHM單元、兩個D-latch單元和一個多數(shù)表決器組成。該鎖存器采用了三模冗余容錯技術,它能夠完全容忍單點翻轉,并且部分容忍雙點翻轉。利用RHM單元良好的單點自恢復能力,TMR-2D1R鎖存器能夠部分容忍雙點翻轉,當D-latch和RHM中各有一點發(fā)生翻轉時,輸出的邏輯值仍為正確的。和傳統(tǒng)的可以容忍單點翻轉的加固鎖存器相比,TMR-2D1R不僅能夠完全容忍單點翻轉,而且能夠部分容忍雙點翻轉,提高了容錯性能。TMR-1D2R鎖存器由兩個RHM單元、一個D-latch單元和一個多數(shù)表決器組成。該鎖存器同樣采用了三模冗余容錯技術,它不僅能夠完全容忍單點翻轉,而且能夠完全容忍雙點翻轉。傳統(tǒng)的三模冗余鎖存器能夠完全容忍單點翻轉,但不能容忍雙點翻轉,利用RHM單元良好的單點自恢復能力,將傳統(tǒng)的三模冗余鎖存器優(yōu)化成混合的形式,使其能夠容忍雙點翻轉,有效提高鎖存器的容錯性能。與相關容忍雙點翻轉的加固鎖存器進行比較的結果表明,TMR-1D2R鎖存器在延遲、功耗、面積和加固性能等方面取得了較好的折中。
【圖文】：

第 1 章 緒論第 1 章 緒論題的背景及意義路（Integrated Circuit, IC）是一種微型電子器件或部件，是 60 年代發(fā)展起來的一種新型半導體器件。美國的德州儀器第一塊集成電路，如圖 1.1 所示。自從集成電路產(chǎn)生以來，發(fā)展，使得電子元件在外觀、性能以及可靠性等方面取得

天宮一號”和“天宮二號”目標飛行器。對于航空航天領域的探索術和衛(wèi)星技術取得了重大的突破，同時也極大的促進了全世界科學展。于太空領域，人類取得重大突破的同時，也發(fā)生過諸多由于輻射效器和衛(wèi)星不同程度的失效。我國于 1988 年起發(fā)射的 “風云系列”這樣的問題，在太空中受高能粒子轟擊，使得衛(wèi)星發(fā)生不同程度的響了衛(wèi)星的使用壽命；歐洲航天局于 2003 年發(fā)射的“火星快車”探中高能粒子對其電子設備的轟擊，造成探測器出現(xiàn)系統(tǒng)故障，從而失去聯(lián)系，，導致了巨大的經(jīng)濟損失；2016，日本天文衛(wèi)星與地面失統(tǒng)“星體定位跟蹤器”遭受輻射效應的影響，出現(xiàn)了故障，故障的導致了衛(wèi)星的失聯(lián)。美國在 1971 年到 1986 年這 15 年期間，共發(fā)衛(wèi)星，一共發(fā)生故障 1589 次，由輻射效應導致的故障占到了總數(shù)的圖 1.3 所示[11]。這些失敗的案列表明，探索太空的過程中，輻射效應功與否的重要因素。
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN405

【參考文獻】

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3 黃正峰;陳凡;蔣翠云;梁華國;;基于時序優(yōu)先的電路容錯混合加固方案[J];電子與信息學報;2014年01期

4 陳秀美;梁華國;黃正峰;吳珍妮;曹源;;一種交替互補的雙狀態(tài)機自恢復方案[J];計算機研究與發(fā)展;2012年01期

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本文編號：2638269