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维普资讯 器件制缝与应flI MmmlNlmiml— Ant~UN -|I聃l一 改进型抗单粒子效应 D触发器 赵金薇，沈鸣杰，程君侠 (复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室，上海 200433) 摘要 ：在对抗单粒子效应技术研究的基础上，构造 了一种改进型的抗单粒子翻转和单粒子瞬 变的主从型边沿 D触发器。该 D触发器在不影响设计流程的情况下能使得整个芯片都具有抗单 粒子效应，并有效改善 了以往由于引入抗辐射设计而导致芯片面积大幅度提高的问题。 关键词 ：抗辐射加 固；单粒子效应；单粒子翻转 ；单粒子瞬变；D触发器 中图分类号 ：TN43 文献标识码 ：A 文章编号 ：1003．353X (2007)01．0026．03 ImprovedD FlipFlopforSEE M itigation ZHAOJin·wei，SHENMingj·ie，CHENGJun·xia (StateKeyLaboratoryofASIC＆System，FudanUniversity， 彻 200433，China) Abstract：BasedonSEU，SET mitigationtechniques，allimprovedD flipflopwhichcallbeusedfor SEEmi tigationWaSproposed．ThenitWaScompared withohtertwoD flipflopsused inpractice，andfind thathtewholechipusinghteD flipflopwillnotintroduceerrorsbecaues ofsingleeventeffcetnadcanimprove hteareaproblem． Keywords：radiationhardening；SEE；SEU；SET；D flipflop 1 引言 单粒子瞬变效应4。。 2 抗单粒子效应技术的应用 当数字电路应用在空间环境中时，空间辐射高 能粒子会穿透到电路芯片的内部，并在穿透的路径 实际设计的时候，为使发生单粒子效应的节点 上产生 电离 ，电路的节点可能会吸收电离产生的电 不影响后级 电路 ，往往通过 电路级改进。本文提到 子或空穴而改变原来 自身的电平 ，产生多种辐射效 的抗单粒子翻转、单粒子瞬变电路都属于这一类 。 应。这种辐射效应叫作单粒子效应 (SEE)。 目前实际使用的抗单粒子瞬变技术主要有三 本文所关注的数字集成 电路单粒子效应包括： 类 ：时间滤波技术、空间冗余技术以及两者相结合 ①存储单元状态发生翻转 ，称为单粒子翻转效应 的技术 。 (SEU)…；②组合逻辑电路或全局时钟线或全局控 时间滤波技术常见的电路结构是延迟．裁决 电 制 线 产 生 瞬变 脉 冲，称 为 单 粒 子 瞬变 效应 路。图 1中裁决电路的输 出与输入的多数情况保持 (SET) 】。该瞬变脉冲可能会被存储单元捕获，导 一 致 。只要延时单元的延时时间大于或等于单粒子 致后级 电路功能出错。 瞬变脉宽，在组合 电路的输 出发生单粒子瞬变时， 研究表明，宇宙射线和带电粒子引起的瞬变脉 冲宽度一般在 100～200ps-2J。在 0．35btm工艺之 前 ，由单粒子瞬变引起的脉冲会 自动被 电路滤掉， 几乎不影响电路的功能，但是当器件的特征尺寸小 到0．25 nl之后 ，由单粒子瞬变引起的瞬变脉冲能 被传递出去，使得单粒子瞬变对于组合 电路的影响