本文關(guān)鍵詞：納米工藝下數(shù)字集成電路的抗輻射加固技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 軟錯(cuò)誤 單粒子翻轉(zhuǎn) 加固鎖存器 CWSP單元

【摘要】：集成電路產(chǎn)業(yè)是信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心,也是國(guó)家的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展,集成電路在性能提高的同時(shí),所面臨的可靠性問(wèn)題也日趨嚴(yán)重。集成電路的特征尺寸不斷下降,節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵電荷不斷減少,軟錯(cuò)誤發(fā)生的概率急劇增加,可靠性問(wèn)題面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。目前集成電路已經(jīng)全面進(jìn)入納米時(shí)代,集成電路的軟錯(cuò)誤加固設(shè)計(jì)變得愈發(fā)重要。本文針對(duì)納米工藝下數(shù)字集成電路的軟錯(cuò)誤問(wèn)題,在研究現(xiàn)有加固鎖存器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,提出有效的加固鎖存器設(shè)計(jì)方案,本文主要工作如下：本文分析了納米工藝下集成電路面臨的可靠性問(wèn)題,指出了單粒子翻轉(zhuǎn)所導(dǎo)致的軟錯(cuò)誤是威脅集成電路可靠運(yùn)行的主要因素。闡述了集成電路中軟錯(cuò)誤的基本概念,重點(diǎn)分析了單粒子翻轉(zhuǎn)的機(jī)制和瞬態(tài)故障的建模分析方法。總結(jié)了已有的單粒子翻轉(zhuǎn)加固設(shè)計(jì)方法,并分析了具體加固鎖存器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理。在分析已有的加固鎖存器的基礎(chǔ)上,本文針對(duì)已有加固鎖存器開(kāi)銷(xiāo)過(guò)大和無(wú)法容忍單粒子多節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的問(wèn)題,提出了LCHL鎖存器和STHTI鎖存器設(shè)計(jì)。其中LCHL鎖存器在輸出級(jí)使用鐘控CWSP單元,以屏蔽鎖存器內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的瞬態(tài)故障；同時(shí)在輸出節(jié)點(diǎn)所在的反饋環(huán)上使用CWSP單元,屏蔽輸出節(jié)點(diǎn)上瞬態(tài)故障對(duì)電路的影響。LCHL鎖存器實(shí)現(xiàn)了對(duì)單節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的全加固設(shè)計(jì),具有良好的加固性能。同時(shí)LCHL鎖存器相比于已有的加固鎖存器其開(kāi)銷(xiāo)大幅降低。HSPICE仿真結(jié)果表明,相比于FERST鎖存器、SEUI鎖存器、HLR鎖存器、Iso-DICE鎖存器,其面積平均下降23.20%,延遲平均下降55.14%,功耗平均下降42.62%,PDP平均下降68.28%。詳盡的PVT分析表明LCHL鎖存器性能受PVT變化的影響很小,性能穩(wěn)定。STHTI鎖存器使用具有過(guò)濾功能的CWSP單元構(gòu)成三模互鎖結(jié)構(gòu),并在鎖存器輸出端使用CWSP單元實(shí)現(xiàn)對(duì)單粒子多節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的容忍。HSPICE仿真結(jié)果表明,相比于TMR鎖存器,該鎖存器PDP下降了58.93%；相比于能夠容忍單粒子多節(jié)點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的DNCS-SEU鎖存器,該鎖存器PDP下降41.56%。同時(shí)STHTI鎖存器具有較低的工藝偏差敏感性和較好的抗噪聲能力。本文所提出的LCHL鎖存器和STHTI鎖存器具有良好的單粒子翻轉(zhuǎn)加固性能,同時(shí)引入的開(kāi)銷(xiāo)較低,對(duì)于緩解納米工藝下集成電路軟錯(cuò)誤問(wèn)題,提高集成電路的可靠性具有一定的價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN431.2

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本文編號(hào)：1305481