[發明專利]一種雙節點單粒子翻轉免疫的存儲單元及鎖存器

有效

• 申請號: 202010166538.5
• 申請日: 2020-03-11
• 公開（公告）號: CN111223503B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 王海濱;楊萱萱;宋溢文;賈靜
• 申請（專利權）人: 河海大學常州校區
• 主分類號: G11C5/00
• 分類號: G11C5/00;H03K19/003
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 張賞

本發明公開了一種雙節點單粒子翻轉免疫的存儲單元及鎖存器，所述存儲單元包括電源，八個支路以及每個支路上各有一個節點，每個支路上還包括2個PMOS管和2個NMOS管；每個支路通過節點與其他支路上的PMOS管和NMOS管柵極連接，實現第一、三、五、七支路各自分別與第二、四、六、八支路連接，第二、四、六、八支路各自分別與第一、三、五、七支路連接。所述鎖存器還包括邏輯電路。通過該結構，任意兩個節點受到高能粒子打擊發生翻轉邏輯值發生變化時，其他節點邏輯值均不發生改變，同時NMOS會將節點邏輯變化消除，實現存儲單元的邏輯狀態恢復。

技術領域

本發明涉及一種雙節點單粒子翻轉免疫的存儲單元及鎖存器，屬于抗輻射電路設計技術領域。

背景技術

在一些電磁、輻射環境比較惡劣的情況下，大規模集成電路（IC）受到宇宙射線會導致器件邏輯狀態翻轉，即原來存儲的0變為1，或者1變為0。這被稱為單粒子翻轉SEU（Single-Event Upsets）。由于衛星日益復雜，高性能的微電子器件被大量應用在衛星系統中，SEU的危害十分嚴重，當它造成航天器控制系統的邏輯混亂時，可能造成災難性后果。在歷次的強太陽風暴期間都有多顆衛星由于SEU而出現異常和故障。典型的SEU是由太空中高能粒子的轟擊造成的，SEU已經成為星載計算機中最常見的錯誤。

已知具有抗SEU的雙聯鎖存儲單元（Dual Interlocked Storage Cell，縮寫為DICE）結構均只針對SEU對單節點的作用。但是如果兩個節點同時受到單粒子撞擊，雙節點同時翻轉會造成不可恢復的變化，導致電路不能正常工作。圖1是晶體管級的DICE結構圖。為了方便分析，此處假設NMOS管N1、N2、N3、N4的驅動能力大于PMOS管P1、P2、P3、P4。圖1中，節點X0、X1、X2、X3的邏輯值分別為0、1、0、1。若節點X0和節點X2同時受到單粒子撞擊從而導致邏輯狀態翻轉，可能直接影響到節點X3和節點X1的邏輯狀態發生變化。節點X0的翻轉導通PMOS管P1，同時節點X2的翻轉導通NMOS管N1，但因為NMOS管N1的驅動能力強于PMOS管P1，所以節點X1的邏輯值變為0。節點X0的翻轉導致NMOS管N3導通，節點X2的翻轉導致PMOS管P3導通，因為NMOS管N3的導通能力強于PMOS管P3，所以節點X3的邏輯值變為0。即節點X0，節點X1，節點X2，節點X3的邏輯狀態均發生改變，因此雙節點翻轉帶來的變化無法被消除。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺陷，彌補傳統標準DICE結構雙節點抗SEU性能低的技術問題，本發明提供一種雙節點單粒子翻轉免疫的存儲單元及鎖存器。

本發明所采用的技術方案是：

本發明實施例一方面提供一種雙節點單粒子翻轉免疫的存儲單元，包括電源，第一支路，第二支路，第三支路，第四支路，第五支路，第六支路，第七支路和第八支路，以及八個節點X0、X1、X2、X3、Y1、Y2、Y3、Y4；

所述節點X0位于第一支路，節點X1位于第二支路，節點X2位于第三支路，節點X3位于第四支路，節點Y0位于第五支路，節點Y1位于第六支路，節點Y2位于第七支路，節點Y3位于第八支路；

所述第一支路通過所述節點X0與所述第二支路、所述第四支路、所述第六支路、所述第八支路相連接；所述第二支路通過所述節點X1與所述第一支路、所述第三支路、所述第五支路、所述第七支路相連接；所述第三支路通過所述節點X2與所述第二支路、所述第四支路、所述第六支路、所述第八支路相連接；所述第四支路通過所述節點X3與所述第一支路、所述第三支路、所述第五支路、所述第七支路相連接；所述第五支路通過所述節點Y0與所述第二支路、所述第四支路、所述第六支路、所述第八支路相連接；所述第六支路通過所述節點Y1與所述第一支路、所述第三支路、所述第五支路、所述第七支路相連接；所述第七支路通過所述節點Y2與所述第二支路、所述第四支路、所述第六支路、所述第八支路相連接；所述第八支路通過所述節點Y3與所述第一支路、所述第三支路、所述第五支路、所述第七支路相連接。

進一步的，