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基于商用工艺的抗辐射SRAM设计与实现

赵容  
【摘要】: 静态随机存储器作为半导体存储器大家族的主要成员,是世界上应用最广泛的存储器,它是数字处理、信息处理、自动控制设备中不可缺少的部件。随着空间技术的快速发展,越来越多的SRAM器件被应用到各类航天器和卫星的控制系统中。SRAM对单粒子效应十分敏感,是宇航级微处理器中最脆弱的部件。因此,研究SRAM的单粒子效应和加固技术具有重大的现实意义和明确的应用价值。 本文重点研究了基于商用工艺的抗辐射SRAM设计与实现,基于设计加固的HIT、DICE和10T单元,设计了一款8 Kb大小的SRAM,完成了测试芯片的设计与实现,完成了辐射效应测试系统的设计。 对HIT、DICE和10T等设计加固SRAM单元的抗SEU机理进行了分析,对它们的常规性能进行了比较。分析了DICE单元在深亚微米工艺下的失效机制,提出了一种新型的混合加固SRAM单元。通过引入多个小电阻,以适度的面积代价获得了极大的SEU性能提高。混合加固的DICE单元版图面积较普通DICE单元增加了85%。临界电荷从180 fC增加到1.5 pC,增加了7.3倍。 提出了一种提高成品率和可靠性的电路设计方法,介绍了冗余行、列的电路设计原理,给出了带冗余逻辑的SRAM整体结构,详细阐述了字线和位线备份的实现。


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