[發明專利]一種抗單粒子效應的靜態隨機存儲器單元

無效

• 申請號: 201010599030.0
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102097123A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發明（設計）人: 李振濤;喬寧
• 申請（專利權）人: 中國科學院半導體研究所
• 主分類號: G11C11/413
• 分類號: G11C11/413
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及靜態隨機存儲器(SRAM)技術領域，更具體地，涉及一種具有抗單粒子翻轉效應的CMOS?SRAM單元。

背景技術

按照數據存儲方式，半導體存儲器分為動態隨機存取存儲器(DRAM)，非揮發性存儲器和靜態隨機存取存儲器(SRAM)。SRAM能夠以一種簡單而且低功耗的方式實現快速的操作速度，因而建立起其獨特的優勢。而且，與DRAM相比，因為SRAM不需要周期性刷新存儲的信息，所以設計和制造相對容易。

通常，SRAM單元由兩個驅動晶體管、兩個負載器件和兩個存取晶體管組成。根據所含負載器件的類型，SRAM本身又可以分為完全CMOSSRAM，高負載電阻(High?Load?Resistor)SRAM和薄膜晶體管(Thin?FilmTransistor)SRAM。完全CMOS?SRAM使用PMOS管作為負載器件，HLRSRAM使用高負載電阻作為負載器件，而TFT?SRAM使用多晶硅TFT作為負載器件。

一個傳統的完全CMOS?SRAM的電路在圖1中示出。如圖1所示，第一反相器INV1和第二反相器INV2構成鎖存器，INV1和INV2分別受存取晶體管TA1和TA2有選擇地驅動。

INV1包括第一負載PMOS管TP1和第一驅動NMOS管TN1，而INV2包括第二負載PMOS管TP2和第二驅動NMOS管TN2。其中，TP1和TP2的源極與電源VDD相連，TP1的漏極和TN1的漏極相連得到S1點，TP2的漏極和TN2的漏極相連得到S2點，TP1的柵極和TN1的柵極相連并連接到S1點，TP2的柵極和TN2的柵極相連并連接到S1點。第一存取NMOS管TA1的柵極與字線WL相連，它的源極與位線BL相連，而且它的漏極與S1點相連。與此類似，第二存取NMOS管TA2的柵極與字線相連，其源極與位線非(BitLineBar)DBL相連，而其漏極與S2點相連。此處，DBL傳送的信號與BL反相。

在如上所述的完全CMOS?SRAM單元的操作中，如果字線WL為高電平，存取NMOS管TA1和TA2導通，因此，位線BL和位線非DBL的信號分別被傳送到INV1和INV2，使數據的寫入或者讀出得以執行。

在宇宙空間中，存在大量高能粒子，當它們入射到一個處于關閉狀態的NMOS管中時，由于源漏之間的電壓，會產生一個瞬態的電流，使得NMOS管相當于開態。在一個SRAM單元中，若本關閉的NMOS管處于了開態，會拉低輸出端的電壓，使得存儲內容發生翻轉。這就是單粒子翻轉效應。

單粒子翻轉效應的存在，使得在空間環境工作下的SRAM電路變得非常不可靠，所以在空間環境下使用的SRAM電路必須進行輻射加固。

常用的加固技術包括添加反饋電路，增加負載等。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種抗單粒子效應的靜態隨機存儲器單元，以有效地抑制單粒子產生的瞬態電流及瞬態電流帶來的關鍵節點電壓變化，提高電路抗單粒子翻轉的能力。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種抗單粒子效應的靜態隨機存儲器單元，包括第一反相器INV1、第二反相器INV2、第一NMOS傳輸門613、第二NMOS傳輸門614，其中：第一反相器INV1的輸出端A接第一NMOS傳輸門613，第二反相器INV2的輸出端B接第二NMOS傳輸門614，第一NMOS傳輸門613的柵與第二NMOS傳輸門614的柵接WL，第一NMOS傳輸門613對應單元輸出BL，第二NMOS傳輸門614對應單元輸出DBL，第一反相器INV1的輸出端A接第二反相器INV2的輸入端，第二反相器INV2輸出端B接第一反相器INV1的輸入端。

上述方案中，所述第一反相器INV1包括第一PMOS管601、第二PMOS管602、第二NMOS管603、第一NMOS管604、第一傳輸門PMOS605和第二傳輸門NMOS606，其中：第一PMOS管601的源極接電源VDD，漏極接第二PMOS管602的源極；第二PMOS管602的漏極接A；第一NMOS管604的源極接地，漏極接第二NMOS管603的源極；第二NMOS管603的漏極接A；第二傳輸門NMOS606與第一傳輸門PMOS605的兩端分別接第一PMOS601的漏極和第一NMOS604的漏極；第一PMOS管601、第二PMOS管602、第二NMOS管603、第一NMOS管604、第一傳輸門PMOS605和第二傳輸門NMOS606的柵都接第一反相器的輸入。