【摘要】：集成電路工藝發(fā)展到了納米時(shí)代,電源電壓和器件尺寸隨之不斷減小,電路節(jié)點(diǎn)電容也不斷減少,所以節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的電荷急劇下降,因此CMOS電路愈發(fā)容易受到輻射效應(yīng)引起的軟錯(cuò)誤影響。當(dāng)高能粒子轟擊電路的敏感節(jié)點(diǎn)時(shí),所帶電荷被敏感節(jié)點(diǎn)收集,如果節(jié)點(diǎn)的邏輯狀態(tài)發(fā)生了改變,稱(chēng)為單粒子翻轉(zhuǎn)。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(dǎo)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(gè)節(jié)點(diǎn)收集,導(dǎo)致兩個(gè)節(jié)點(diǎn)邏輯狀態(tài)同時(shí)發(fā)生改變,稱(chēng)為單粒子雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。相關(guān)研究表明,當(dāng)集成電路的特征尺寸進(jìn)入90 nm以后,電荷共享導(dǎo)致的雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)已經(jīng)成為嚴(yán)重問(wèn)題。因此,設(shè)計(jì)抗單粒子雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的集成電路成為迫切需要解決的問(wèn)題。隨著納米工藝尺寸的不斷縮減,電荷共享導(dǎo)致的軟錯(cuò)誤對(duì)集成電路的影響愈發(fā)嚴(yán)重。本文針對(duì)納米工藝下集成電路的軟錯(cuò)誤問(wèn)題,以降低單點(diǎn)翻轉(zhuǎn)和雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)引起的軟錯(cuò)誤為目的,在分析和總結(jié)前人加固方案的基礎(chǔ)上,提出了兩種加固方案:(1)能夠部分容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的加固鎖存器(TMR-2D1R);(2)能夠完全容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的加固鎖存器(TMR-1D2R)。TMR-2D1R鎖存器由一個(gè)RHM單元、兩個(gè)D-latch單元和一個(gè)多數(shù)表決器組成。該鎖存器采用了三模冗余容錯(cuò)技術(shù),它能夠完全容忍單點(diǎn)翻轉(zhuǎn),并且部分容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。利用RHM單元良好的單點(diǎn)自恢復(fù)能力,TMR-2D1R鎖存器能夠部分容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn),當(dāng)D-latch和RHM中各有一點(diǎn)發(fā)生翻轉(zhuǎn)時(shí),輸出的邏輯值仍為正確的。和傳統(tǒng)的可以容忍單點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的加固鎖存器相比,TMR-2D1R不僅能夠完全容忍單點(diǎn)翻轉(zhuǎn),而且能夠部分容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn),提高了容錯(cuò)性能。TMR-1D2R鎖存器由兩個(gè)RHM單元、一個(gè)D-latch單元和一個(gè)多數(shù)表決器組成。該鎖存器同樣采用了三模冗余容錯(cuò)技術(shù),它不僅能夠完全容忍單點(diǎn)翻轉(zhuǎn),而且能夠完全容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)的三模冗余鎖存器能夠完全容忍單點(diǎn)翻轉(zhuǎn),但不能容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn),利用RHM單元良好的單點(diǎn)自恢復(fù)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(diǎn)翻轉(zhuǎn),有效提高鎖存器的容錯(cuò)性能。與相關(guān)容忍雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的加固鎖存器進(jìn)行比較的結(jié)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(lái)的一種新型半導(dǎo)體器件。美國(guó)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(lái)，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(hào)”和“天宮二號(hào)”目標(biāo)飛行器。對(duì)于航空航天領(lǐng)域的探索術(shù)和衛(wèi)星技術(shù)取得了重大的突破，同時(shí)也極大的促進(jìn)了全世界科學(xué)展。于太空領(lǐng)域，人類(lèi)取得重大突破的同時(shí)，也發(fā)生過(guò)諸多由于輻射效器和衛(wèi)星不同程度的失效。我國(guó)于 1988 年起發(fā)射的 “風(fēng)云系列”這樣的問(wèn)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(chē)”探中高能粒子對(duì)其電子設(shè)備的轟擊，造成探測(cè)器出現(xiàn)系統(tǒng)故障，從而失去聯(lián)系，，導(dǎo)致了巨大的經(jīng)濟(jì)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(yīng)的影響，出現(xiàn)了故障，故障的導(dǎo)致了衛(wèi)星的失聯(lián)。美國(guó)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(yīng)導(dǎo)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(guò)程中，輻射效應(yīng)功與否的重要因素。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN405

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2638269