[發(fā)明專利]一種高性能低開銷的三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)鎖存器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010043849.2
• 申請(qǐng)日: 2020-01-15
• 公開（公告）號(hào): CN111162772B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃正峰;李先東;曹迪;魯迎春;梁華國(guó);倪天明;徐奇;宋鈦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K19/003
• 分類號(hào): H03K19/003
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

本發(fā)明公開了一種高性能低開銷的三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)鎖存器，包括三個(gè)反相器、七個(gè)結(jié)構(gòu)相同且具有相同時(shí)鐘信號(hào)的三態(tài)門、七個(gè)結(jié)構(gòu)相同的C單元，以及7個(gè)結(jié)構(gòu)相同且具有相同的反相時(shí)鐘信號(hào)的鐘控C單元組成，由C單元和鐘控C單元連接成環(huán)，基于C單元和鐘控C單元在兩路輸入的邏輯值不同時(shí)，輸出端保持不變的特性，實(shí)現(xiàn)鎖存器的三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)，使得即使是在較為惡劣的輻射環(huán)境下，納米尺度CMOS鎖存器也能免受三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)的影響，避免引發(fā)軟錯(cuò)誤，保證電路功能正常。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路設(shè)計(jì)領(lǐng)域，更具體地說是涉及一種應(yīng)用在抗輻射加固電路領(lǐng)域中的抗三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)(TripleNode Upset,TNU)的加固鎖存器。

背景技術(shù)

單粒子效應(yīng)(Single Event Effect,SEE)，是指高能粒子穿過微電子器件的靈敏區(qū)時(shí)，造成器件狀態(tài)的非正常改變的一種輻射損傷效應(yīng)。單粒子效應(yīng)包括單粒子翻轉(zhuǎn)、單粒子瞬態(tài)、單粒子燒毀和單粒子?xùn)糯┑龋渲袉瘟Ｗ臃D(zhuǎn)是最難防護(hù)的單粒子效應(yīng)。

單粒子翻轉(zhuǎn)(Single Event Upset,SEU)，是指高能粒子擊中存儲(chǔ)單元時(shí)，使得存儲(chǔ)單元的邏輯值直接發(fā)生翻轉(zhuǎn)的一種效應(yīng)。按照發(fā)生翻轉(zhuǎn)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量，可以將單粒子翻轉(zhuǎn)分為單點(diǎn)翻轉(zhuǎn)、雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)和三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)等。

單點(diǎn)翻轉(zhuǎn)(Single Node Upset,SNU)，是指單個(gè)高能粒子擊中存儲(chǔ)單元時(shí)，使得存儲(chǔ)單元內(nèi)部的單個(gè)敏感節(jié)點(diǎn)的邏輯值發(fā)生翻轉(zhuǎn)的情況。

雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)(Double Node Upset,DNU)，是指單個(gè)高能粒子擊中存儲(chǔ)單元時(shí)，由于電荷共享效應(yīng)，使得存儲(chǔ)單元內(nèi)部?jī)蓚€(gè)敏感節(jié)點(diǎn)的邏輯值同時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的情況。

三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)(Triple Node Upset,TNU)，是指單個(gè)高能粒子擊中存儲(chǔ)單元時(shí)，由于電荷共享效應(yīng)，使得存儲(chǔ)單元內(nèi)部三個(gè)敏感節(jié)點(diǎn)的邏輯值同時(shí)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的情況。

鎖存器是最常用的時(shí)序邏輯器件之一，是構(gòu)成數(shù)字系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件，對(duì)系統(tǒng)功能的執(zhí)行有著不可替代的作用。然而隨著集成電路工藝尺寸的進(jìn)一步縮減，在較為惡劣的輻射環(huán)境下，納米尺度CMOS鎖存器越來越容易受到三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)(Triple Node Upset,TNU)的影響，從而引發(fā)軟錯(cuò)誤，使得電路產(chǎn)生功能錯(cuò)誤。

傳統(tǒng)的抗輻射加固鎖存器大多數(shù)只能夠?qū)崿F(xiàn)單點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)或者雙點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)，對(duì)于較為惡劣的輻射環(huán)境已然不再適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種高性能低開銷的三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)鎖存器，使得即使是在較為惡劣的輻射環(huán)境下，納米尺度CMOS鎖存器也能免受三點(diǎn)翻轉(zhuǎn) (Triple Node Upset,TNU)的影響，從而避免引發(fā)軟錯(cuò)誤，保證電路功能正常。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明高性能低開銷的三點(diǎn)翻轉(zhuǎn)自恢復(fù)鎖存器的特點(diǎn)是其包括：

3個(gè)反相器，為第一反相器、第二反相器和第三反相器；

7個(gè)結(jié)構(gòu)相同且具有相同的時(shí)鐘信號(hào)CLK的三態(tài)門，為第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七三態(tài)門，構(gòu)成輸入級(jí)電路；

7個(gè)結(jié)構(gòu)相同的C單元，為第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七C單元；

7個(gè)結(jié)構(gòu)相同且具有相同的反相時(shí)鐘信號(hào)CLKB的鐘控C單元，為第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七鐘控C單元。

各C單元和各鐘控C單元均具有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端；并以第一鐘控C單元、第一 C單元、第二鐘控C單元、第二C單元、第三鐘控C單元、第三C單元、第四鐘控C單元、第四C單元、第五鐘控C單元、第五C單元、第六鐘控C單元、第六C單元、第七鐘控C單元、第七C單元和第一鐘控C單元的順序按順時(shí)針方向連接成環(huán)；