深亚微米SRAM存储单元稳定性研究

发布时间：2020-09-09 13:18

　　在深亚微米工艺条件下,芯片内部可变性日益增加,电源电压VDD日渐降低,使得SRAM存储单元稳定性受到一定影响,所以我们需要一种简单高效的稳定性判断方法来提高设计时间。并且随着器件尺寸等比例缩小,芯片集成度升高,封装密度上升,这一系列的变化都会导致一些意想不到的问题,使得半导体存储器件的可靠性变差。例如,阿尔法粒子注入引发的软错误(Soft Error)问题正日益受到关注。本文首先介绍了传统的SRAM单元稳定性判断方法:静态噪声容限(SNM)。随后引入一种新型N型曲线法对单元的读写操作进行分析,发现该方法比SNM有着明显的优越性。它不但能提供存储单元的电压信息,还能提供电流信息,综合两者能做出更准确的稳定性判断。此外,N型曲线法比SNM实现起来也容易很多,只要通过电路仿真即可实现,不需要另外的数学运算求静态噪声容限的值。运用N型曲线法对6T存储单元电路进行仿真,研究电源电压VDD、单元比率r、上拉比率q对存储单元读写操作的稳定性影响,得出以下结论:VDD的增大使得读操作稳定性增强而写能力却降低;单元比率r升高有利于改善读稳定性;降低上拉比率q有利于提高单元写能力。然后,针对目前SRAM存储单元面临的α粒子注入引起的软错误问题,用一个简化的反相器模型,模拟其在α粒子注入时的输出变化。将该输出用作SRAM存储单元电路仿真的输入信号,从而研究α粒子注入对存储单元双稳电路的稳定性影响。其中,α粒子的注入通过一个单指数电流源来模拟。得出结论:PMOS等效电阻越大或者存储节点电容越小,α粒子的注入越容易导致存储单元软错误的发生,以及关键电荷(Critical Charge)的值越小,发生软错误的可能性越大。最后,利用N型曲线法,比较分析了有无α粒子注入时的单元稳定性,发现当α粒子注入时单元的读稳定性下降,而写能力却得到增强。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2011
【中图分类】：TP333
【部分图文】：

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常用 3-8 译码器即可实现。输入输出缓冲用于驱动数据的传发器和驱动电路。正如 CPU 作为计算机的大脑一样，时序心部分，用于产生时钟控制信号，操控其它模块的工作，因且设计比较复杂，所以没有固定的电路结构，设计者可以根放大器用于数据输出时，把小信号放大为有效信号，供输出

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TSRAM存储单元结构

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从作图角度讲，两根交叉的曲线其实是两个镜像反相器传输曲插入的最大正方形的边长。在读操作过程中，位线被预充电到电源OSFET 与存取管并联，使得单元内反相器的增益减小，因而这是很 2.2 即为读状态下的存储单元电路图，其中 Vn是直流静态噪声源，入、工艺波动、工作环境变化等因素引起。读操作时，两个位线 BL到高电平，并且字线打开，这样，PG1 和 PUP2 处于截止状态，假工作于饱和区，而 PDN2 和 PUP1 工作在线性区。这样的假设可以通的代入得到验证。图 2.2 也可以简化成如图 2.3 所示的两个反相器组。

【参考文献】