基于分离位线DICE结构的SRAM存储单元版图抗辐射设计

在SRAM加固设计中,存储单元的版图抗辐射设计起着重要的作用。基于分离位线的双互锁存储单元（DICE）结构,采用0.18μm体硅工艺,根据电路功能、结构和抗辐射性能,设计了一种新的NMOS隔离管的SRAM存储单元版图结构。根据分析结果,SRAM存储单元在确保存储单元功能的前提下,具备抗总剂量效应、抗单粒子翻转和抗单粒子闩锁效应,同时可实现单元面积的最优化。     

一种新型的低功耗SEU加固存储单元

提出了一种新的SEU加固单元,该单元在保持Whitaker单元基本结构的基础上增加4个晶体管以消除电平退化.SPICE模拟结果表明该单元读写功能正确,静态电流较Whitaker单元下降了4个数量级,写入速度和其他单元相当.通过DESSIS和SPICE混合模拟表明,该单元在LET为94MeV/(mg·cm2)的Au离子撞击下没有发生翻转.     

一种新型的低功耗SEU加固存储单元

提出了一种新的SEU加固单元,该单元在保持Whitaker单元基本结构的基础上增加4个晶体管以消除电平退化.SPICE模拟结果表明该单元读写功能正确,静态电流较Whitaker单元下降了4个数量级,写入速度和其他单元相当.通过DESSIS和SPICE混合模拟表明,该单元在LET为94MeV/(mg·cm2)的Au离子撞击下没有发生翻转.     

静态随机存储器低泄漏设计技术

随着CMOS工艺发展,高性能SoC的泄漏功耗占整体能耗的比例越来越大,内嵌存储器的泄漏是整体泄漏的主要来源,有两方面原因:(1)芯片内嵌的静态随机存储器SRAM容量越来越大;(2)每次访存操作时SRAM仅小部分阵列工作,大部分存储阵列处于非工作状态.总结SRAM低泄漏的电路设计技术,并总结工艺发展对于低泄漏设计技术的挑...     

静态存储器中子单粒子翻转截面的预测模型

中子是近地空间和核爆的主要辐射源之一,中子二次反应诱发的单粒子效应极大地影响了电子元器件的可靠性。本文针对商用体硅工艺静态存储器(SRAM)单元提出了一种中子饱和翻转截面预测模型。通过一个电路级的仿真模型,对应于辐射作用距离的线性电荷沉积(LET)效应可以通过基于SPICE仿真曲线来表现,进而用来预测翻转截面。该方法简单有效,预测结果与130 nm体硅工艺的中子实验结果吻合。     

DICE加固结构触发器的重离子实验研究

摘 要：基于0.18μm工艺平台,对双互锁存储单元（Double Interlocked Storage Cell,DICE）结构的触发器电路进行重粒子试验,重点验证单粒子效应（Single Event Effect,SEE）中的单粒子翻转（Single Event Upset,SEU）对体硅CMOS工艺器件及电路的影响。对比分析不同频率、不同驱动能力、不同版图结构和不同电压这四种情况下的辐照数据,验证电路抗辐照性能的有效性。实验结果表明：在实际工作中合理考虑DICE触发器的工作频率、工作电压、版图面积、节点驱动等因素,可满足航空航天应用的需求。     

一种低压低功耗Flash BiCMOS SRAM的设计

设计了一种静态随机读写存储器(SRAM)的BiCMOS存储单元及其外围电路。HSpice仿真结果表明，所设计的SRAM电路的电源电压可低于3V以下，它既保留了CMOS SRAM低功耗、高集成度的特征，又获得了双极型电路快速、大电流驱动能力的长处，因而特别适用于高速缓冲静态存储器和便携式数字电子设备的存储系统中。     

基于伪静态存储器的设计

伪静态（Pseudostatic）存储器的设计是用于直接替代静态随机存储器（SRAM）,即使内部存储器的操作并非静态。商业化的两种伪静态存储器分别是伪静态随机存储器（PSRAM）及铁电随机存储器（F—RAM）。PSRAM针对慢速SRAM应用;当纯粹计算每个位的成本时具有竞争优势。F-RAM针对电池后备SRAM（即BBSRAM）应用,在系统成本及产品供应方面具有竞争力。F-RAM还有一个目标用途是用于非易失性数据获得,在这种应用中可以提供卓越的性能。本文将解释这两种伪静态存储器如何实现其功能及有助于简化系统设计人员的工作。     

静态随机存储器数据残留特性研究

通常在安全处理系统中,微处理都将密钥储存在静态随机存储器(SRAM)中,如果SRAM的数据在断电后确实完全丢失,那么采取这样的对策是非常安全的,但是SRAM在断电后存在数据残留的问题,是系统的一个重大安全隐患。针对信息系统的安全性,用实验方法进行了SRAM数据残留特性的研究,确定了多种SRAM数据残留的临界温度点,建立了数据残留时间与温度的相关关系,进行了数据残留特性与电参数的相关分析,提取出数据残留特性的特征电参数待机电流Iddsb,有助于进一步研究SRAM数据残留机理。     

抗辐射128kb PDSOI静态随机存储器

介绍在部分耗尽绝缘体上硅(PD SOI)衬底上形成的抗辐射128kb静态随机存储器.在设计过程中,利用SOI器件所具有的特性,对电路进行精心的设计和层次化版图绘制,通过对关键路径和版图后全芯片的仿真,使得芯片一次流片成功.基于部分耗尽SOI材料本身所具有的抗辐射特性,通过采用存储单元完全体接触技术和H型栅晶体管技术,不仅降低了芯片的功耗,而且提高了芯片的总体抗辐射水平.经过测试,芯片的动态工作电流典型值为20mA@10MHz,抗总剂量率水平达到500krad(Si),瞬态剂量率水平超过2.45×1011 rad(Si)/s.这些设计实践必将进一步推动PD SOI CMOS工艺的研发,并为更大规模抗辐射电路的加固设计提供更多经验.     

SRAM单元单粒子翻转效应的电路模拟

在三维器件数值模拟的基础上,以经典的双指数模型为原型通过数值拟合得到了单粒子效应瞬态电流脉冲的表达式,在理论分析的基础上,引入了描述晶体管偏压和瞬态电流关系的方程,并将其带入电路模拟软件HSPICE中进行SRAM存储单元单粒子翻转效应的电路模拟,最后分别使用电路模拟和混合模拟两种方法得到了存储单元的LET阈值,通过在精度和时间开销上的对比,验证了这种模拟方法的实用性.     

SRAM单元单粒子翻转效应的电路模拟

在三维器件数值模拟的基础上,以经典的双指数模型为原型通过数值拟合得到了单粒子效应瞬态电流脉冲的表达式,在理论分析的基础上,引入了描述晶体管偏压和瞬态电流关系的方程,并将其带入电路模拟软件HSPICE中进行SRAM存储单元单粒子翻转效应的电路模拟,最后分别使用电路模拟和混合模拟两种方法得到了存储单元的LET阈值,通过在精度和时间开销上的对比,验证了这种模拟方法的实用性.     

基于SRL结构的抗辐射SRAM单元设计

在空间辐射环境中,单粒子翻转(SEU)效应严重影响了SRAM的可靠性,对航天设备的正常运行构成极大的威胁。提出了一种基于自恢复逻辑(SRL)结构的新型抗辐射SRAM单元,该单元的存储结构由3个Muller C单元和2个反相器构成,并采用读写线路分开设计。单粒子效应模拟实验结果表明,该单元不仅在静态存储状态下对SEU效应具有免疫能力,在读写过程中对SEU效应同样具有免疫能力。     

一种新式SEU加固PD SOI SRAM单元

本文提出了一种新式SEU加固的10管PD SOI静态存储单元。通过将互锁反相器中的上拉和下拉管分割成两个串联的晶体管,该单元可有效抑制PD SOI晶体管中的寄生BJT和源漏穿通电荷收集效应,这两种电荷收集效应是引起PD SOISRAM翻转的主要原因。通过混合仿真发现,与穿通的浮体6T单元相比,该单元可完全解决粒子入射单个晶体管引起的单粒子翻转。通过分析该新式单元的翻转机制,认为其SEU性能近似与6T SOI SRAM的单粒子多位翻转性能相等。根据参考文献的测试数据,粗略估计该新式单元的SEU性能比普通45nm 6T SOI SRAM单元提升了17倍。由于新增加了四个晶体管,该单元在面积上增加了43.4%的开销,性能方面有所降低。     

Design of replica bit line control circuit to optimize power for SRAM

A design of a replica bit line control circuit to optimize power for SRAM is proposed. The proposed design overcomes the limitations of the traditional replica bit line control circuit, which cannot shut off the word line in time. In the novel design, the delay of word line enable and disable paths are balanced. Thus, the word line can be opened and shut off in time. Moreover, the chip select signal is decomposed, which prevents feedback oscillations caused by the replica bit line and the replica word line. As a result, the switch power caused by unnecessary discharging of the bit line is reduced. A 2-kb SRAM is fully custom designed in an SMIC 65-nm CMOS process. The traditional replica bit line control circuit and the new replica bit line control circuit are used in the designed SRAM, and their performances are compared with each other. The experimental results show that at a supply voltage of 1.2 V, the switch power consumption of the memory array can be reduced by 53.7%.     

PDSOI CMOS SRAM单元临界电荷的确定

PDSOI CMOS SRAM单元的临界电荷(Critical Charge)是判断SRAM单元发生单粒子翻转效应的依据.利用针对1.2μm抗辐照工艺提取的PDSOI MOSFET模型参数,通过HSPICE对SRAM 6T存储单元的临界电荷进行了模拟,指出了电源电压及SOI MOEFET寄生三极管静态增益β对存储单元临界电荷的影响,并提出了在对PDSOI CMOS SRAM进行单粒子辐照实验中,电源电压的最恶劣偏置状态应为电路的最高工作电压.     

抗单粒子翻转的双端口SRAM定时刷新机制研究

在空间辐射环境下,存储单元对单粒子翻转的敏感性日益增强。通过比较SRAM的单粒子翻转效应相关加固技术,在传统EDAC技术的基础上,增加少量硬件模块,有效利用双端口SRAM的端口资源,提出了一种新的周期可控定时刷新机制,实现了对存储单元数据的周期性纠错检错。对加固SRAM单元进行分析和仿真,结果表明,在保证存储单元数据被正常存取的前提下,定时刷新机制的引入很大程度地降低了单粒子翻转引起的错误累积效应,有效降低了SRAM出现软错误的概率。     

Novel SEU hardened PD SOI SRAM cell

A novel SEU hardened 10T PD SOI SRAM cell is proposed.By dividing each pull-up and pull-down transistor in the cross-coupled inverters into two cascaded transistors,this cell suppresses the parasitic BJT and source-drain penetration charge collection effect in PD SOI transistor which causes the SEU in PD SOI SRAM. Mixed-mode simulation shows that this novel cell completely solves the SEU,where the ion affects the single transistor.Through analysis of the upset mechanism of this novel cell,SEU performance is roughly equal to the multiple-cell upset performance of a normal 6T SOI SRAM and it is thought that the SEU performance is 17 times greater than traditional 6T SRAM in 45nm PD SOI technology node based on the tested data of the references.To achieve this,the new cell adds four transistors and has a 43.4%area overhead and performance penalty.     

高性能SRAM的低功耗设计

采用0.13 μm标准CMOS工艺,全定制设计实现了一款8 kB(8 k*8 bit)的高速低功耗静态随机存取存储器(SRAM).分析了影响存储器性能和功耗的原因,并在电路布局上做了改进,将两个3-8译码器进行拆分与重组,降低了互连线的延迟和耦合作用;同时,对灵敏放大器也做了改进.版图后仿真表明,在电源电压为1.2 V、温度为25 ℃的典型条件下,读1延时为766.37 ps,最大功耗为11.29 mW,功耗延时积PDP为8.65 pJ,实现了很好的性能.