[發(fā)明專利]帶置復(fù)位結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器及其單粒子轟擊位置定位方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210326338.0
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN114826216A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁斌;陳建軍;池雅慶;袁珩洲;羅登
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H03K3/356
• 分類號(hào): H03K3/356;H03K19/003;G01R31/317
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開了一種帶置復(fù)位結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器及其單粒子轟擊位置定位方法，本發(fā)明帶置復(fù)位結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器包括置復(fù)位電路網(wǎng)絡(luò)單元和結(jié)構(gòu)完全一致的至少兩條D觸發(fā)器鏈，所述D觸發(fā)器鏈由多級(jí)D觸發(fā)器單元依次級(jí)聯(lián)構(gòu)成，各條D觸發(fā)器鏈中的每一級(jí)D觸發(fā)器單元一一對(duì)應(yīng)、且各條D觸發(fā)器鏈中的任意一級(jí)D觸發(fā)器單元共用置復(fù)位電路網(wǎng)絡(luò)單元提供的D觸發(fā)器信號(hào)RD1和RD2。本發(fā)明通過(guò)結(jié)構(gòu)完全一致的至少兩條D觸發(fā)器鏈可判斷單粒子轟擊后造成D觸發(fā)器失效的是置復(fù)位網(wǎng)絡(luò)單元還是D觸發(fā)器鏈單元，從而能夠?qū)瘟Ｗ有?yīng)造成的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)和單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的敏感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及D觸發(fā)器的單粒子效應(yīng)定位技術(shù)，具體涉及一種帶置復(fù)位結(jié)構(gòu)的D觸發(fā)器及 其單粒子轟擊位置定位方法。

背景技術(shù)

宇宙空間中存在大量高能粒子(質(zhì)子、電子、重離子等)，集成電路中的時(shí)序電路受到這 些高能粒子轟擊后，其保持的狀態(tài)有可能發(fā)生翻轉(zhuǎn)，此效應(yīng)稱為單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)。單粒子轟 擊集成電路的LET(線性能量轉(zhuǎn)移)值越高，越容易產(chǎn)生單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)。集成電路中的組 合電路受到這些高能粒子轟擊后，有可能產(chǎn)生瞬時(shí)電脈沖，此效應(yīng)稱為單粒子瞬態(tài)效應(yīng)，單 粒子轟擊集成電路的LET值越高，產(chǎn)生的瞬時(shí)電脈沖持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)，電脈沖越容易被時(shí)序電 路采集。如果時(shí)序電路的狀態(tài)發(fā)生錯(cuò)誤翻轉(zhuǎn)，或者單粒子瞬態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生的瞬時(shí)電脈沖被時(shí)序 電路錯(cuò)誤采集，都會(huì)造成集成電路工作不穩(wěn)定甚至產(chǎn)生致命的錯(cuò)誤，這在航天、軍事領(lǐng)域尤 為嚴(yán)重。因此，針對(duì)易造成單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)和單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的敏感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固從而減少 單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)和單粒子瞬態(tài)效應(yīng)越來(lái)越重要。

D觸發(fā)器(D Flip Flop，DFF)作為邊沿觸發(fā)的存儲(chǔ)單元，是集成電路中使用最多的時(shí) 序單元之一，其抗單粒子翻轉(zhuǎn)和單粒子瞬態(tài)的能力對(duì)整個(gè)集成電路的抗單粒子翻轉(zhuǎn)和單粒子 瞬態(tài)的能力起關(guān)鍵作用，對(duì)D觸發(fā)器進(jìn)行相應(yīng)加固可以使集成電路的抗單粒子翻轉(zhuǎn)和單粒子 瞬態(tài)能力得到提高。某些集成電路需要控制集成電路中D觸發(fā)器的狀態(tài)，強(qiáng)制D觸發(fā)器輸出 高電平或低電平以及把其中鎖存的數(shù)據(jù)置為邏輯“1”或邏輯“0”。在D觸發(fā)器原有的結(jié)構(gòu)基 礎(chǔ)上增加置位和復(fù)位電路以及置位信號(hào)端和復(fù)位信號(hào)端，可以實(shí)現(xiàn)D觸發(fā)器自身的置位和復(fù) 位結(jié)構(gòu)，并通過(guò)置位和復(fù)位信號(hào)來(lái)控制D觸發(fā)器的置位和復(fù)位功能。

單粒子效應(yīng)指單個(gè)帶電粒子穿過(guò)電子器件的敏感節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致電荷產(chǎn)生和收集，可誘發(fā)單粒 子效應(yīng)，影響工作可靠性。輻照實(shí)驗(yàn)是驗(yàn)證集成電路抗輻照濾波加固效果最準(zhǔn)確、最有效的 方式，主要分為在軌實(shí)驗(yàn)和地地面實(shí)驗(yàn)兩種。在軌實(shí)驗(yàn)是借助行航天設(shè)備，將待測(cè)器件運(yùn)送 至地球外太空不同的軌道中，觀察其在真實(shí)輻照環(huán)境下的輻照效應(yīng)。在軌實(shí)驗(yàn)?zāi)苤庇^體現(xiàn)出 器件的抗輻照濾波加固效果，但實(shí)現(xiàn)難度大，機(jī)會(huì)稀缺。地面實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室搭建人工輻射源， 利用加速器對(duì)粒子進(jìn)行加速，轟擊被測(cè)電路，模擬真實(shí)輻照環(huán)境。但人工模擬輻照環(huán)境與真 實(shí)輻照環(huán)境相比，粒子能量較低，但通量不高，且方向固定，得到的結(jié)論與真實(shí)環(huán)境的結(jié)果 存在一定的差異。上述兩種測(cè)試方式均是對(duì)整個(gè)測(cè)試結(jié)構(gòu)進(jìn)行單粒子轟擊，來(lái)驗(yàn)證電路抗輻 照濾波加固效果，但無(wú)法精準(zhǔn)定位到單粒子轟擊造成芯片中具體哪個(gè)單元發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)而 導(dǎo)致電路加固失效。傳統(tǒng)上認(rèn)為只有反偏的PN結(jié)才能收集電離出來(lái)的電子空穴對(duì)，因此只有 晶體管截止?fàn)顟B(tài)下的漏極才會(huì)認(rèn)為是敏感節(jié)點(diǎn)，以帶置復(fù)位功能的D觸發(fā)器為例，帶置復(fù)位 功能的置復(fù)位網(wǎng)絡(luò)和D觸發(fā)器鏈都存在多處敏感節(jié)點(diǎn)，這些敏感節(jié)點(diǎn)在受到單粒子轟擊后均 能造成帶置復(fù)位功能的D觸發(fā)器失效。傳統(tǒng)的輻照實(shí)驗(yàn)并不能對(duì)單粒子效應(yīng)造成的單粒子翻 轉(zhuǎn)效應(yīng)和單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的敏感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述問(wèn)題，提供一種帶置復(fù)位結(jié)構(gòu)的D觸發(fā) 器及其單粒子轟擊位置定位方法，本發(fā)明通過(guò)結(jié)構(gòu)完全一致的至少兩條D觸發(fā)器鏈可判斷單 粒子轟擊后造成D觸發(fā)器失效的是置復(fù)位網(wǎng)絡(luò)單元還是D觸發(fā)器鏈單元，從而能夠?qū)瘟Ｗ?效應(yīng)造成的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)和單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的敏感節(jié)點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：