SRAM单元抗双节点翻转设计的研究

发布时间：2024-12-01 22:53

　　随着集成电路制造技术的迅猛发展,电路特征尺寸与工作电压呈现不断下降趋势,电路内部节点的逻辑状态发生翻转所需要的电荷量(临界电荷)也随之降低。因此,集成电路与系统越发容易受到单粒子效应的影响而产生软错误。在电荷共享机制下,粒子撞击电路节点所诱发的双节点翻转(Double-Node Upset,DNU)是一种典型的软错误。现今静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)在集成电路中占据重要地位。然而,SRAM单元对单粒子效应越来越敏感,其可靠性问题是一个严峻的挑战。论文对现有的SRAM单元进行分析,提出抗辐射的SRAM单元,其主要研究工作如下:(1)提出节点交叉耦合互反馈的(Sextuple Cross-Coupled SRAM,SCCS)且读写优化的单元。该单元的所有单节点均能从单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)中自恢复,并且可以容忍部分DNU。与多个典型的SRAM加固单元相比,SCCS单元在读时间与写时间方面分别平均减少了61.47%与11.61%的开销,但是以牺牲面积与功耗为代价。(2)提出DNU完全容忍的(DNU-Comp...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1存储器占芯片面积的比例

SRAM单元在电子设备中主要起到数据存储的作用,是不可或缺的器件。提高SRAM单元的抗辐射能力,使其受辐射效应的影响降低,从而降低软错误率,这对于人类的航空航天事业的积极推进均具有着及其重要的现实意义与实际应用价值。当SRAM单元电路长时间工作于高能粒子和宇宙射线大量存在的强辐射....

图2.1空间辐射环境

当辐射环境中的高能粒子撞击半导体器件时,粒子在入射的路径上发生电离,并产生沉积电荷。器件电极收集沉积电荷,因此产生单粒子效应。辐射环境包括空间辐射环境、大气辐射环境与人造辐射环境等。如图2.1所示,空间辐射环境中太阳辐射线、银河宇宙射线与地磁俘获带充满着各种高能粒子与高能射线,均....

图2.2 6T SRAM单元电阻加固

(1)在电路反馈环上增加电阻或电容的方法。如图2.2所示[41],在6T单元的反馈路径上适当加上了电阻。当一个高能粒子撞击反馈环中任意一个存储节点时,这个节点需要更长时间与其他节点进行反馈,从而阻碍错误信息的传播。电阻的引入增强了SRAM单元的可靠性,但是以增加读写延迟与面积为代....

图2.3 6T SRAM单元

图2.3展示了6TSRAM单元的电路结构图,该单元由六个晶体管组成,包括PMOS晶体管P1、P2与NMOS晶体管N1^N4。上述晶体管中N3与N4是传输管,其栅极连接到一条字线WL。BL与BLB是位线,Q与QN是该单元内部存储节点,其负责存储数据。当WL的值....

本文编号：4013882