一种低功耗高可靠性辐射加固锁存器设计
周 静，徐 辉
(安徽理工大学 计算机科学与工程学院，安徽 淮南 232001)
集成电路敏感区被空间辐射环境中的粒子撞击产生的电子空穴对被器件电极收集后，会导致集成电路发生瞬时或永久性的故障，产生单粒子效应(Single-Event Effect, SEE)[1]。单粒子效应引起的节点翻转给空间集成电路带来了很大的危害。一个粒子撞击锁存器可能会被多个敏感节点收集，从而引起多节点翻转(Multiple-Node Upset, MNU)，随着存储单元之间距离的减小，多节点翻转发生的概率也随之增加[2]。为了缓解此类软错误的影响，国内外研究人员提出了多种加固方案，如版图隔离、空间冗余和抗辐射加固技术等[3]。其中，抗辐射加固技术在节省开销的同时能有效降低软错误造成的影响。常见的加固锁存器有DONUT[4]，DNCS[5]，TNU-latch[3]，TNUHL[6-7]，LCTNURL[8]，QNUTL-CG[9]，QNURL[10]等。目前能容忍多节点翻转的锁存器设计可靠性并不高，有的无法实现多节点翻转自恢复，有的虽然能够实现多节点翻转自恢复，但开销较大或对波动不稳定[11]。因此，本文提出一种能容忍多节点翻转包括单节点翻转(Single-Node Upset,SNU)、双节点翻转(Double-Node Upset,DNU)、三节点翻转(Triple-Node Upset,TNU)、四节点翻转(Quadruple-Node Upset,QNU)的低功耗高可靠性辐射加固锁存器QNULH。QNULH锁存器包括4个反馈模块，每个模块能够充分利用C单元的反馈锁存数据，锁存器节点通过不同的组合方式叠加模块冗余，同时使用时钟钟控技术和快速通路技术，大大减小锁存器的功耗和延迟开销。
QNULH锁存器由4个反馈模块通过节点的排列组合形成一个环形结构，实现四节点翻转的完全自恢复。QNULH每个模块都由3个2-input C单元和3个钟控C单元组成，充分利用C单元的互锁反馈，实现数据的锁存。其中，每个存储节点都能够连接到4个晶体管，使节点产生更大的电容来存储数据，进一步提升加固可靠性。钟控技术和快速通路的使用可以降低锁存器的功耗和延迟。
QNULH锁存器结构如图1所示。图1中，TG1～TG6为锁存器的传输门；
X1～X12为锁存器节点；
P1～P12为PMOS晶体管；
N1～N12为NMOS晶体管；
D为输入，信号在X2节点输出；
CLK和CLKB是系统时钟和负系统时钟。以DUT1模块为例，当CLK为1，CLKB为0时，锁存器处于透明期，6个传输门打开，输入信号D进入锁存器内部。输入D通过传输门TG1～TG3将信号写入X2，X4，X6，利用模块中C单元的反馈互锁，再将...
|
== 试读已结束，如需继续阅读敬请充值会员 ==
|
|
本站文章均为原创投稿，仅供下载参考，付费用户可查看完整且有格式内容！
(费用标准：38元/2月，98元/2年，微信支付秒开通！) |
| 升级为会员即可查阅全文 。如需要查阅全文，请 免费注册 或 登录会员 |
|
