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基于dice结构的双端口SRAM设计及版图自动化生成

基于DICE结构的双端口SRAM设计及版图自动化生成

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作者：冯冲哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

双端口SRAM存储器在流水线与多指令发射等技术中的应用越来越广泛,是提高吞吐率的有效手段之一。由于航空航天环境的独特性,高可靠的抗辐射存储器设计需求增加,版图自动生成方式可有效提高存储器的开发效率。本文以双端口SRAM为研究对象... 详细信息

双端口SRAM存储器在流水线与多指令发射等技术中的应用越来越广泛,是提高吞吐率的有效手段之一。由于航空航天环境的独特性,高可靠的抗辐射存储器设计需求增加,版图自动生成方式可有效提高存储器的开发效率。本文以双端口SRAM为研究对象,针对dice结构存储器及版图自动生成方法展开研究。本文通过深入分析双端口SRAM的工作原理,采用SMIC 0.18μm工艺对存储器的电路和版图进行抗辐射加固。根据双端口SRAM的结构与特性,确定其功能和时序规范,并规划适应可变规格的SRAM存储器架构方案。针对SEU效应,设计16T dice单元进行电路级加固,通过辐射模拟验证加固效果。采用分级译码、锁存器型电压灵敏放大器等实现外围电路,并对常见的32?32 bit完整双端口SRAM存储器进行电路仿真,分析其功能与性能。针对SEL和TID效应,采用增加隔离环、拉大NMOS与PMOS管的物理距离的版图级加固方法,对双端口SRAM存储器的各部分电路进行物理版图设计与实现。本文对可变规格双端口SRAM存储器的GDS版图文件的自动生成展开研究。通过分析不同参数的双端口SRAM版图特征,总结其电路连接和物理连接之间的关系,划分层次结构,确定版图布局,整理出版图基本单元库。借助Python API中继承和派生的类批量管理基本单元,结合版图操作函数与生成函数生成宏模块与完整存储器的参数化版图。双端口SRAM存储器的最高工作频率为100MHz,容量范围是32bit-16KByte;参数包括字线深度,其范围是16bit-4Kbit;位线宽度,其范围是2bit-32bit;多路选择器宽度,其可选值是4、8、16。最后选取具有代表性结构和布局的SRAM存储器,自动生成其参数化版图,通过版图验证和后仿真确保设计正确。

关键词：双端口SRAM dice结构抗辐射加固版图自动生成

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高可靠抗辐射加固的灵敏放大器型触发器设计与实现

高可靠抗辐射加固的灵敏放大器型触发器设计与实现

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作者：高慧敏电子科技大学

学位级别：硕士

近代以来,随着我国航空事业的不断发展,航天技术日益成熟。当电子设备工作在宇宙空间区域时,就有可能发生辐射效应而导致飞行器功能异常,进而造成巨大损失。在航天应用的存储器和处理器电路中,灵敏放大器型触发器具有差分输入可靠性高... 详细信息

近代以来,随着我国航空事业的不断发展,航天技术日益成熟。当电子设备工作在宇宙空间区域时,就有可能发生辐射效应而导致飞行器功能异常,进而造成巨大损失。在航天应用的存储器和处理器电路中,灵敏放大器型触发器具有差分输入可靠性高和建立时间短等优点,获得了广泛的应用。高可靠抗辐射加固的灵敏放大器型触发器结构具有较大的工程应用价值。本文首先研究了现有抗辐射加固的灵敏放大器型触发器结构,分析了其单粒子效应理论基础和错误机理。在此基础上,针对现存结构的不足,通过定时采样技术,提出了一种基于dice（Dual Interlock Cell Element）结构加固的抗辐射灵敏放大器型触发器电路结构,该电路的锁存部分由双互锁结构连接,增加额外的定时控制信号驱动并联管和短路管,在解决自锁现象的同时,也允许输入数据在采样完成后发生变化。针对更高可靠性要求的应用场合,本文还提出了一种基于DONUT（Double Node Upset Tolerant）结构加固的抗辐射灵敏放大器型触发器,仿真表明,对于750f C沉积电荷的注入,该结构可以从任何单节点和双节点的单粒子翻转中恢复。在性能方面,相对于双模冗余触发器,本文提出的结构具有更强的抗单粒子翻转的能力和更小的传播延时。然后,本文对提出的抗辐射灵敏放大器型触发器给予了实现。在SMIC0.13μm工艺下,采用半环栅和保护环等加固技术对电路进行版图设计,在通过设计规则检查和电路一致性验证后,提取版图中的寄生参数信息。随后,对加固后的触发器电路进行后仿真验证,并对比分析前后仿真的性能参数和抗辐射能力的变化情况。后仿真显示本文提出的触发器结构均达到了抗辐射能力指标要求,同时延时功耗等性能参数较前仿真结果有所增加。最后,本文建立了高可靠抗辐射加固的灵敏放大器型触发器的标准单元,提取了加固触发器的逻辑信息和物理信息,生成了加固触发器的标准单元文件,以便能够应用于后续的大规模抗辐射电路系统的设计之中。

关键词：抗辐射加固灵敏放大器触发器 dice结构 DONUT结构

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