雙端口SRAM存儲器在流水線與多指令發(fā)射等技術(shù)中的應(yīng)用越來越廣泛,是提高吞吐率的有效手段之一。由于航空航天環(huán)境的獨特性,高可靠的抗輻射存儲器設(shè)計需求增加,版圖自動生成方式可有效提高存儲器的開發(fā)效率。本文以雙端口SRAM為研究對象,針對DICE結(jié)構(gòu)存儲器及版圖自動生成方法展開研究。本文通過深入分析雙端口SRAM的工作原理,采用SMIC 0.18μm工藝對存儲器的電路和版圖進行抗輻射加固。根據(jù)雙端口SRAM的結(jié)構(gòu)與特性,確定其功能和時序規(guī)范,并規(guī)劃適應(yīng)可變規(guī)格的SRAM存儲器架構(gòu)方案。針對SEU效應(yīng),設(shè)計16T DICE單元進行電路級加固,通過輻射模擬驗證加固效果。采用分級譯碼、鎖存器型電壓靈敏放大器等實現(xiàn)外圍電路,并對常見的32?32 bit完整雙端口SRAM存儲器進行電路仿真,分析其功能與性能。針對SEL和TID效應(yīng),采用增加隔離環(huán)、拉大NMOS與PMOS管的物理距離的版圖級加固方法,對雙端口SRAM存儲器的各部分電路進行物理版圖設(shè)計與實現(xiàn)。本文對可變規(guī)格雙端口SRAM存儲器的GDS版圖文件的自動生成展開研究。通過分析不同參數(shù)的雙端口SRAM版圖特征,總結(jié)其電路連接和物理連接之間的關(guān)系... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

RC反饋方案原理圖[15]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-4-圖1-2SRAM內(nèi)部架構(gòu)[16]南洋理工大學(xué)提出了一種具有自刷新、單錯誤校正和雙錯誤檢測的抗輻射SRAM，它可以保持SEU效應(yīng)的數(shù)量足夠小，以便在正常的SRAM操作期間被檢測或糾正。自刷新電路類似于DRAM中的刷新操作，只是加入了錯誤校正。并且為了進一步增強電路級的抗輻射性能，設(shè)計了一個具有去耦讀出端口和擴展擴散區(qū)域的8TSRAM單元。在采用65nmCMOS技術(shù)設(shè)計的4KByteSRAM芯片中進行測試，當(dāng)SRAM受到加速質(zhì)子輻射時，自更新和誤差修正相結(jié)合的方法可以顯著提高SRAM的輻射容忍度。在39.38MeV的輻射能量和3.6MHz的工作頻率下，該方案分別將質(zhì)子輻射持續(xù)時間分別為10s和50s的SRAM中的誤差數(shù)減少了25倍和8倍[17]。文獻[18]中提出了一種采用標準的0.18μmCMOS工藝實現(xiàn)的13TSRAM存儲單元，通過雙驅(qū)動內(nèi)部自校正機制可以容忍高達500fC的電荷量，用于超低功率操作的抗輻射低壓存儲器單元，原理如圖1-3所示。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-5-圖1-313T抗輻射基本存儲單元電路圖[18]雖然國內(nèi)對抗輻射技術(shù)的研究歷程不長，但是我國高度重視并支持航天航空事業(yè)，越來越多的人投入到抗輻射研究中，航天電子的可靠性得到極大提高。中國科學(xué)院在SRAM存儲器的抗輻射加固方面頗有心得。陳晨等人提出的雙端口SRAM定時刷新機制，借助雙端口結(jié)構(gòu)，添加控制模塊按照周期進行糾檢錯，可很大程度降低SEU效應(yīng)引起的錯誤[19]。SOI技術(shù)的介電隔離使得電路的設(shè)計能夠減少SEU效應(yīng)，并且具有天然的抗閂鎖能力，SOI工藝截面圖如圖1-4所示。中國科學(xué)院微電子研究所基于此工藝設(shè)計了512KbitSRAM，采用648bit行結(jié)構(gòu)，SRAM讀取操作是完全異步的，通過優(yōu)化設(shè)計和布局，該芯片具有較高的抗SEU水平[20]。圖1-4SOI工藝截面圖[20]西安電子科技大學(xué)著重抗輻射加固的版圖級設(shè)計，采用增加阱和襯底接觸的保護環(huán)、增加NMOS和PMOS晶體管的物理間距等多種加固方式，并設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)糾二檢一能力的漢明碼編碼的糾檢錯碼電路（EDAC），可抗SEE


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