一款基于65nm体硅工艺的抗辐照SRAM的设计与实现

发布时间：2017-12-01 19:40

  本文关键词：一款基于65nm体硅工艺的抗辐照SRAM的设计与实现

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【摘要】：空间技术的发展对高性能的集成电路芯片提出了抗辐照加固设计的新要求,以实现空间集成电路能够在复杂的辐射环境中正常工作。静态随机存取存储器作为集成电路芯片中重要的数据存取部件,主要由存储单元阵列和外围电路组成,由于其自身的敏感性和在芯片中占据着较大的版图面积,在辐射环境中极易受到空间辐射效应的影响,尤其是对单粒子效应中的SEL、SEU和SET效应最为敏感。这几种单粒子效应在SRAM电路中引起的错误将导致空间电子系统无法正常工作,甚至造成整个系统无法恢复的损伤。本文基于一款微处理器芯片中对SRAM抗辐照性能指标的要求,在对单粒子效应进行了深入研究的基础上,以全定制的设计方法设计实现了一款容量为512x32bits、具有良好抗单粒子效应的SRAM。在抗辐照SRAM的设计实现中,本文从以下几个方面做了相应的工作,并且取得了一定的研究成果,具体如下:首先,概括了辐射效应对空间电子系统的影响,讨论了SRAM抗辐照加固设计在抗辐照芯片设计中的重要性,并根据相关研究总结了对SRAM影响最为严重的三种单粒子效应,即SEL、SEU和SET效应。其次,对SRAM的一般电路结构和基本工作原理进行了深入的研究,分析当前常用存储单元的优缺点,选择双模冗余的DICE结构存储单元作为本设计中SRAM的基本存储单元。在版图设计过程中制定了抗辐照版图设计规则,在版图级实现SRAM的抗辐照性能。提出了DICE存储单元的竖式布局的版图结构,增加了敏感节点对之间的间距,进一步提高了存储单元的抗SEU性能。最后,全定制实现了抗辐照SRAM的电路设计和版图设计。为了将抗辐照SRAM作为IP硬核应用于抗辐照芯片,提取出了版图中的寄生参数,建立了相应的物理库和时序库,并采用March C+算法对抗辐照SRAM进行了功能验证。
【学位授予单位】：国防科学技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP333
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本文编号：1242248