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抗辐照SRAM存储器的设计

向文超  
【摘要】: 当前我国空间探索的应用在逐渐增多,对能够抗辐射的集成电路的需求也在相应的增加。存储器作为集成电路中很重要的一部分,在辐射环境中很容易发生单粒子翻转和单粒子闩锁等单粒子事件。 本文设计的是国防科技大学计算机学院研制的一款抗辐照芯片。针对其特有的设计指标,本文在对存储器技术进行深入研究的基础上,采用全定制的方法,设计完成了一款64K bit大小的加固型静态随机存储器。 本文的主要工作有: 1)对于单粒子翻转SEU和单粒子闩锁SEL效应的机理进行了理论研究,通过模拟指出普通SRAM对单粒子翻转和单粒子闩锁的敏感性。在此基础上,总结了多种加固措施。 2)在完成抗辐照SRAM时,针对SEU采用了DICE单元结构,模拟显示其具有良好的抗翻转能力。在加固SEL上,采用了拉大间距和多打接触孔的方法。 3)确定了DICE单元晶体管的尺寸。并基于上面的加固方法,在电路级和版图级完成了加固型SRAM的设计。 4)实现抗辐照的SRAM后,进行了版图模拟。模拟结果显示,与普通SRAM相比,抗辐照SRAM在单元面积增加的情况下,访问延时和功耗相差不大。 5)完成了抗辐照SRAM时序模型和物理模型的提取。


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