本文關(guān)鍵詞：65nm工藝下一種新型MBU加固SRAM的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)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(jì)。隨著我國航天事業(yè)的進(jìn)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(shí)鐘頻率增加,電源電壓降低,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(chǔ)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(chǔ)單元面臨失效。另外,隨著時(shí)鐘頻率增加,組合邏輯的單粒子瞬態(tài)(SET)導(dǎo)致的軟錯(cuò)誤越來越嚴(yán)重,SRAM存儲(chǔ)單元的外圍組合邏輯模塊必須進(jìn)行相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)。針對上述問題,本文對SRAM的存儲(chǔ)單元和外圍模塊提出了相應(yīng)的加固方法。主要的研究工作如下:(1)本文就傳統(tǒng)加固存儲(chǔ)單元對MBU敏感的問題進(jìn)行分析,提出一種新型抗MBU的存儲(chǔ)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(diǎn)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(diǎn)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(gè)方面進(jìn)行考慮,基于理論分析與實(shí)驗(yàn)?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(gè)合理的尺寸。(2)本文對存儲(chǔ)單元中的外圍電路提出了相應(yīng)的加固設(shè)計(jì)方法。本文采用源級隔離的加固方法設(shè)計(jì)了一種抗輻射靈敏放大器。TCAD模擬結(jié)果表明,該加固方法不僅能夠有效減小粒子轟擊靈敏放大器時(shí)產(chǎn)生的脈沖寬度與強(qiáng)度,而且對其它性能的損失較小。對于其它的外圍組合邏輯電路,本文采用Muller C結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固設(shè)計(jì),模擬結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)能夠有效濾除一定的脈沖寬度。(3)本文基于65nm CMOS工藝,采用全定制的設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)了一款單端口結(jié)構(gòu)、容量為512x36的抗輻射SRAM。完成了電路設(shè)計(jì)與版圖設(shè)計(jì),并對設(shè)計(jì)進(jìn)行了充分的驗(yàn)證。
【關(guān)鍵詞】：SRAM 抗輻射加固 抗MBU的存儲(chǔ)單元 Muller C 抗輻射靈敏放大器
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：V443;TP333
【目錄】：

• 摘要9-10
• Abstract10-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景11-14
• 1.1.1 SRAM抗輻射加固的迫切需求11-12
• 1.1.2 工藝尺寸縮減帶來的挑戰(zhàn)12-14
• 1.2 相關(guān)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3 課題研究內(nèi)容與結(jié)構(gòu)16-19
• 1.3.1 本文的主要研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 本文的組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 新型抗MBU加固存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)19-36
• 2.1 傳統(tǒng)加固存儲(chǔ)單元中的MBU問題19-21
• 2.2 基于隔離管的抗MBU加固存儲(chǔ)單元設(shè)計(jì)21-26
• 2.2.1 電路結(jié)構(gòu)21-23
• 2.2.2 版圖結(jié)構(gòu)23-26
• 2.3 隔離管尺寸的折中設(shè)計(jì)26-34
• 2.3.1 靜態(tài)噪聲容限26-30
• 2.3.2 抗輻射性能30-32
• 2.3.3 讀寫性能32-34
• 2.4 性能對比34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第三章 外圍模塊的SET加固設(shè)計(jì)36-48
• 3.1 靈敏放大器的加固設(shè)計(jì)36-44
• 3.1.1 常用的靈敏放大器設(shè)計(jì)36-39
• 3.1.2 抗輻射靈敏放大器的加固設(shè)計(jì)39-43
• 3.1.3 模擬比較43-44
• 3.2 組合邏輯電路的加固設(shè)計(jì)44-47
• 3.3 本章小結(jié)47-48
• 第四章 抗輻射SRAM的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)48-64
• 4.1 SRAM整體結(jié)構(gòu)48-50
• 4.2 電路設(shè)計(jì)50-60
• 4.2.1 譯碼電路50-53
• 4.2.2 讀寫使能電路53-55
• 4.2.3 虛擬存儲(chǔ)電路55-56
• 4.2.4 時(shí)鐘控制電路56-59
• 4.2.5 電路的功能驗(yàn)證59-60
• 4.3 版圖設(shè)計(jì)60-63
• 4.3.1 布局規(guī)劃60-61
• 4.3.2 抗輻射加固61-62
• 4.3.3 實(shí)現(xiàn)結(jié)果62-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 抗輻射SRAM的驗(yàn)證與性能分析64-71
• 5.1 物理驗(yàn)證64-65
• 5.2 功能驗(yàn)證65-66
• 5.3 抗輻射性能模擬66-68
• 5.4 常規(guī)性能分析68-70
• 5.5 本章小結(jié)70-71
• 第六章 結(jié)束語71-73
• 6.1 論文的工作總結(jié)71
• 6.2 未來的工作展望71-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-79
• 作者在學(xué)期間取得的學(xué)術(shù)成果79

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 王長河;單粒子效應(yīng)對衛(wèi)星空間運(yùn)行可靠性影響[J];半導(dǎo)體情報(bào);1998年01期

  本文關(guān)鍵詞：65nm工藝下一種新型MBU加固SRAM的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：445922