sram抗seu加固单元设计与ecc编码实现

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3、使得集成电路易受到辐射产生的软错误影响。由单粒子辐射引起的存储信息丢失或功能失效称为单粒子效应。集成电路的工艺尺寸不断减小使多位翻转越来越普遍和复杂，这在主流工艺下的存储器中尤为突出。作为芯片中瞬时干扰最敏感的部分，静态随机存储器在核技术、航天与关键的民用领域中的抗辐照已必不可少。本文深入研究了SRAM存储单元中的单粒子翻转效应及其抗辐射加固设计方法。着重分析了辐照作用机理以及单粒子辐射的TCAD仿真建模，运用Sentaurus仿真软件通过器件模型与电路模型混合仿真的方法，验证SRAM单元敏感节点对应的NMOS与P

4、MOS对单粒子辐射的敏感程度。通过改变辐射参数，研究了不同LET值，入射位置与入射角度对SRAM的单粒子翻转的影响。针对SRAM中普遍的单粒子翻转效应，通过对敏感区域电荷收集的分析与合理的电路设计，本文基于RHBD技术提出交错连接结构、读写分离结构与隔离结构三种抗SEU加固存储单元。在加固设计中，各加固存储单元均在商用CMOS工艺线下实现以降低设计成本。通过混合仿真，分析各单元对单粒子辐射引起的翻转效应的抵2抗能力，得到三种抗SEU加固存储单元能够分别在173.8MeV-cm/mg、22164.2MeV-cm/mg

5、、135.2MeV-cm/mg的辐照量下自行恢复单个节点发生的单粒子翻转。通过对加固单元中多个敏感节点加入单粒子辐射，仿真加固单元在不同条件下抵抗结构中多个敏感节点同时发生单粒子翻转的能力。得到三种结构对于多节点翻转的2不同抵抗能力，隔离结构的抗多节点SEU的LET值为77.3MeV-cm/mg。结果表明设计的三种结构单粒子翻转阈值有较大提升。针对SRAM中的MBU效应，基于ECC思想本文研究并设计了适合SRAM的RS码实现过程以降低MBU对SRAM的影响。用VerilogHDL设计实现其编译码过程，通过差错注入的

6、方法在Modelsim上仿真了功能的正确性，通过一系列仿真，验证SRAM的纠错能力，得到可以纠正连续两个符号中8位错误以及发生在信息位中的不连续错误的高纠错能力。与其他纠错码比较，RS码对纠正一个字中的更多位的翻转有很好的优势。关键词：静态随机存储器，单粒子翻转，多位翻转，抗辐照加固设计，纠检错编码I万方数据西安电子科技大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTABSTRACTTheimplementationofsemiconductorcircuitsandsystemsinnano-technologyma

7、kesitwidelyusedandachievelargerscale,higherspeedandsmallerarea.Theundesirableresultofthisscalingisthatitmakesintegratedcircuitssusceptibletosofterrorsnormallycausedbyradiation.Theseeventsofradiationstrikeresultingintoinformationlossorfunctionalfailureinmemorie

8、sreferredtoasSingleEventUpsets(SEU).Withthedecreaseoffeaturesize,MultipleBitUpsets(MBU)inmemoriesbecomingmorewidespreadandcomplex,whichisnoteworthyinthecurrentmainstreamtechnology.