一种新型低冗余抗多节点翻转的加固D 锁存器设计∗
2021-11-13李强,张楠,郭靖
电子器件 2021年5期
李 强,张 楠,郭 靖
(中北大学仪器与电子学院,山西 太原 030051)
集成电路工艺的不断发展导致了器件尺寸不断的减小,从而使得器件敏感区域的临界电荷值不断降低。因此,当环境中的辐射粒子轰击器件的敏感区域时,其耗尽区中的反向电场会将产生的大量电子-空穴对收集,其中P 型MOS 管器件收集多余的空穴,而N 型MOS 管器件收集多余的电子。一旦收集到的电荷超过器件的临界电荷值,就会导致单粒子翻转(Single Event Upset,SEU)现象发生。SEU 在航空航天以及地面高辐射领域中尤为明显,虽然它们不会永久地破坏电路本身,只是将值暂时翻转到其互补值,直到下一个时钟周期来临,但是将会引起电子系统的功能紊乱[1]。当存储电路如D 锁存器中某个单一节点被轰击,即发生单节点翻转(Single Node Upset,SNU)时,该节点的电压值将会发生改变,由于其电路中含有交叉耦合形成的反馈回路,因此其他节点也将发生翻转[2-3]。然而,在目前使用的先进纳米工艺中,晶体管之间的距离、节点寄生电容以及电源电压均越来越小,在电荷共享效应的影响下,多个节点同时发生翻转就成为了可能,即为多节点翻转(Multiple-Node Upset,MNU)[4]。因此,为了确保D 锁存器锁存的数据不受影响,设计能够抵抗MNU 的加固D 锁存器就变得十分重要。
文献[5]和[6]中分别提出了两种加固D 锁存器电路结构,但是均只能实现对MNU 的屏蔽而不是恢复容错,这将导致输出节点处于高阻抗状态,从而消耗更多的漏电功耗;同时,该高阻节点也将更容易被漏电改变其锁存的值。……
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