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SRAM存储器抗单粒子翻转加固设计技术研究

发布时间:2022-02-28 20:17
  CMOS集成电路持续缩小带来的变化已经使静态随机存取存储器(Static Random Access Memory, SRAM)对空间和地面环境中的中子、质子、α粒子及宇宙射线等的电离辐射效应更加敏感,导致多单元翻转(Multiple Cell Upsets,MCUs)和多节点翻转现象成为了影响SRAM存储器可靠性的主要因素之一因此,抗辐射加固技术也需要继续改进来适应工艺持续的缩小。目前,主流的集成电路工艺是标准商用CMOS工艺。在与该工艺相兼容(不需要额外的工艺步骤来制造集成电路芯片)的情况下,SRAM存储器的抗辐射加固技术主要是采用设计来进行加固(Radiation Hardened by Design, RHBD)。在本论文中,主要采用系统级和电路级这两种RHBD技术来对基于CMOS工艺的SRAM存储器进行抗单粒子翻转加固的设计。本论文的研究内容主要有以下几个方面:(1)为了纠正SRAM存储器中的MCUs,可以使用一些较为复杂的错误纠错码来对其进行纠错保护,但是主要问题是这些纠错码需要更多的额外冗余。在本文中,研究了十进制矩阵码技术加固SRAM存储器的方案,提出了基于分块结构的新... 

【文章来源】:哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】:126 页

【学位级别】:博士

【文章目录】:
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 SRAM存储器抗辐射加固设计需解决的问题
    1.3 SRAM存储器抗辐射加固技术国内外研究现状
        1.3.1 艺级加固技术
        1.3.2 版图级加固技术
        1.3.3 电路级加固技术
        1.3.4 系统级加固技术
    1.4 论文主要研究内容
第2章 十进制矩阵码加固SRAM存储器技术
    2.1 引言
    2.2 DMC码加固技术
        2.2.1 DMC故障容错存储器设计
        2.2.2 DMC编码器设计
        2.2.3 DMC译码器设计
        2.2.4 十进制错误探测的优点
    2.3 功能验证及可靠性分析
        2.3.1 DMC码功能验证
        2.3.2 DMC码可靠性分析
    2.4 DMC码面积、功耗和延迟分析
    2.5 本章小结
第3章 混合ECC码加固SRAM存储器技术
    3.1 引言
    3.2 MC码设计
        3.2.1 MC码结构设计
        3.2.2 MC码故障容错存储器设计
        3.2.3 MC码中Hamming编码器设计
        3.2.4 MC码中Hamming译码器设计
        3.2.5 MC码中穿孔DTI编码器设计
        3.2.6 MC码中穿孔DTI译码器设计
    3.3 功能验证及可靠性分析
        3.3.1 MC码功能验证
        3.3.2 MC码可靠性分析
    3.4 冗余分析
        3.4.1 MC码码率的分析
        3.4.2 MC码面积、功耗及时钟频率分析
    3.5 本章小结
第4章 抗多节点翻转存储器单元加固设计
    4.1 引言
    4.2 抗辐射RHM-N存储单元设计
        4.2.1 抗辐射RHM-N单元结构设计
        4.2.2 抗单粒子翻转分析
        4.2.3 抗辐射RHM-N单元版图设计
        4.2.4 抗单粒子翻转模拟及验证
    4.3 抗辐射RHM-P存储单元设计
        4.3.1 抗辐射RHM-P单元结构设计
        4.3.2 抗单粒子翻转分析及验证
        4.3.3 抗辐射RHM-P单元版图设计
    4.4 构造的抗辐射存储单元性能比较
        4.4.1 抗单粒子翻转比较
        4.4.2 存取时间比较
        4.4.3 静态噪声容限比较
        4.4.4 面积和功耗比较
        4.4.5 工艺波动影响比较
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其他成果
致谢
个人简历


【参考文献】:
期刊论文
[1]龙芯X微处理器抗辐照加固设计[J]. 杨旭,范煜川,范宝峡.  中国科学:信息科学. 2015(04)
[2]两种H形管的抗总剂量性能仿真研究[J]. 裴国旭,邓玉良,邱恒功,李晓辉,邹黎.  电子器件. 2014(06)
[3]抗辐射加固的Σ-Δ调制器设计[J]. 杜斌,王颖,陈杰,刘云涛.  半导体技术. 2014(05)
[4]超低功耗集成电路技术[J]. 张兴,杜刚,王源,刘晓彦.  中国科学:信息科学. 2012(12)
[5]基于RHBD技术的深亚微米抗辐射SRAM电路的研究[J]. 王一奇,赵发展,刘梦新,吕荫学,赵博华,韩郑生.  半导体技术. 2012(01)
[6]65nm SRAM两级多路选择器的设计[J]. 张强,吴晓波.  浙江大学学报(理学版). 2010(06)
[7]一种抗辐射加固检错纠错电路的设计[J]. 徐睿,顾展弘,罗静.  微电子学. 2010(04)
[8]基于改进型(14,8)循环码的SRAM型存储器多位翻转容错技术研究[J]. 贺兴华,卢焕章,肖山竹,张路,张开锋.  宇航学报. 2010(03)
[9]纳米CMOS工艺下集成电路可制造性设计技术[J]. 程玉华.  中国科学(E辑:信息科学). 2008(06)



本文编号:3645514

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