基于C单元反馈回路的容SEU锁存器设计

随着电子技术的不断发展,集成电路的特征尺寸不断缩小,导致电路对宇宙高能粒子引发的单粒子翻转愈发敏感。提出了一种对单粒子翻转完全免疫的抗辐射加固锁存器。该锁存器利用具有过滤功能的C单元构建反馈回路,并在锁存器末端使用钟控C单元来阻塞传播至输出端的软错误。HSPICE仿真结果显示,在与TMR锁存器同等可靠性的情况下,该锁存器面积下降50%,延迟下降92%,功耗下降47%,功耗延迟积下降96%。     

一种低开销的抗SEU锁存器

随着微电子技术的不断进步,集成电路工艺尺寸不断缩小,工作电压不断降低,节点的临界电荷越来越小,空间辐射引起的单粒子效应逐渐成为影响芯片可靠性的重要因素之一。针对辐射环境中高能粒子对锁存器的影响,提出了一种低开销的抗SEU锁存器(LOHL)。该结构基于C单元的双模冗余,实现对单粒子翻转的防护,从而降低软错误发生的概率。Spice模拟结果显示,与其他相关文献中加固锁存器相比,LOHL在电路面积、延迟和延迟-功耗积上有优势。     

一种容SEU的新型自恢复锁存器

针对单粒子翻转(SEU)的问题,提出了一种容SEU的新型自恢复锁存器。采用1P-2N单元、输入分离的钟控反相器以及C单元,使得锁存器对SEU能够实现自恢复,可用于时钟门控电路。采用高速通路设计和钟控设计,以减小延迟和降低功耗。相比于HLR-CG1,HLR-CG2,TMR,HiPer-CG锁存器,该锁存器的功耗平均下降了44.40%,延迟平均下降了81%,功耗延迟积(PDP)平均下降了94.20%,面积开销平均减少了1.80%。     

一种新颖高效抗SEU/SET锁存器设计

随着工艺技术的发展,集成电路对单粒子效应的敏感性不断增加,因而设计容忍单粒子效应的加固电路日益重要.提出了一种新颖的针对单粒子效应的加固锁存器设计,可以有效地缓解单粒子效应对于电路芯片的影响.该锁存器基于DICE和C单元的混合结构,并采用了双模冗余设计.SPICE仿真结果证实了它具有良好的抗SEU/SET性能,软错误率比M.Fazeli等人提出的反馈冗余锁存器结构减少了44.9%.与经典的三模冗余结构比较,面积开销减少了28.6%,功耗开销降低了超过47%.     

一种低开销加固锁存器的设计

针对单粒子翻转问题,设计了一种低开销的加固锁存器。在输出级使用钟控C单元,以屏蔽锁存器内部节点的瞬态故障;在输出节点所在的反馈环上使用C单元,屏蔽输出节点上瞬态故障对电路的影响;采用了从输入节点到输出节点的高速通路设计,延迟开销大幅降低。HSPICE仿真结果表明,相比于FERST,SEUI,HLR,Iso-DICE锁存器,该锁存器的面积平均下降23.20%,延迟平均下降55.14%,功耗平均下降42.62%。PVT分析表明,该锁存器的性能参数受PVT变化的影响很小,性能稳定。     

一种新型低功耗抗软错误锁存器

该文提出一种新型的C单元的连接方法,将距离输出节点比较远的P型和N型晶体管的栅端与C单元的输出节点相连接,利用晶体管自身的反馈机制形成反馈路径,实现了自恢复功能,因此大幅降低动态消耗和硬件开销;采用点加强型C单元作为输出级电路并进行优化,使得电路抵御单粒子翻转的能力更强;基于上述改进,搭建出一个新的抗软错误锁存器,将输入信号经过传输门以后接传到输出端,以降低输入信号传到输出节点的延迟,利用节点之间的反馈比较机制进一步提升各个电路节点的临界电荷量。在22 nm的先进工艺下进行仿真,实验结果表明,提出的新型锁存器电路不仅具有优秀的抗软错误能力,并且在功耗延迟积方面比现有的锁存器电路性能提升了26.74%~97.50%。     

一种低开销的三点翻转自恢复锁存器设计

随着集成电路特征尺寸的不断缩减,在恶劣辐射环境下,纳米级CMOS集成电路中单粒子三点翻转的几率日益增高,严重影响可靠性.为了实现单粒子三点翻转自恢复,该文提出一种低开销的三点翻转自恢复锁存器(LC-TNURL).该锁存器由7个C单元和7个钟控C单元组成,具有对称的环状交叉互锁结构.利用C单元的阻塞特性和交叉互锁连接方式,任意3个内部节点发生翻转后,瞬态脉冲在锁存器内部传播,经过C单元多级阻塞后会逐级消失,确保LC-TNURL锁存器能够自行恢复到正确逻辑状态.详细的HSPICE仿真表明,与其他三点翻转加固锁存器(TNU-Latch,LCTNUT,TNUTL,TNURL)相比,LC-TNURL锁存器的功耗平均降低了31.9％,延迟平均降低了87.8％,功耗延迟积平均降低了92.3％,面积开销平均增加了15.4％.相对于参考文献中提出的锁存器,LC-TNURL锁存器的PVT波动敏感性最低,具有较高的可靠性.     

一种高性能低功耗SEU免疫锁存器

为了缓解瞬态故障引发的软错误,提出一种对单粒子翻转完全免疫的加固锁存器。该锁存器使用4个输入分离的反相器构成双模互锁结构,使用具有过滤瞬态故障能力的C单元作为输出级,采用快速路径设计和钟控设计以提升速度和降低功耗。Hspice仿真结果表明,该电路结构没有未加固节点,所有节点都具有自恢复能力,适用于门控时钟电路。相比于SIN-LC,Cascode ST,FERST,TMR和SEUI加固等类型的锁存器,该锁存器的延迟、功耗、功耗延迟积平均下降82.72%,25.45%,84.24%。此外,该电路结构受工艺角、供电电压和温度扰动的影响较小。     

一种低开销的三点翻转自恢复锁存器设计

随着集成电路特征尺寸的不断缩减,在恶劣辐射环境下,纳米级CMOS集成电路中单粒子三点翻转的几率日益增高,严重影响可靠性.为了实现单粒子三点翻转自恢复,该文提出一种低开销的三点翻转自恢复锁存器(LC-TNURL).该锁存器由7个C单元和7个钟控C单元组成,具有对称的环状交叉互锁结构.利用C单元的阻塞特性和交叉互锁连接方式...     

40 nm CMOS工艺下的低功耗容软错误锁存器

为了降低集成电路的软错误率,该文基于时间冗余的方法提出一种低功耗容忍软错误锁存器。该锁存器不但可以过滤上游组合逻辑传播过来的SET脉冲,而且对SEU完全免疫。其输出节点不会因为高能粒子轰击而进入高阻态,所以该锁存器能够适用于门控时钟电路。SPICE仿真结果表明,与同类的加固锁存器相比,该文结构仅仅增加13.4%的平均延时,使得可以过滤的SET脉冲宽度平均增加了44.3%,并且功耗平均降低了48.5%,功耗延时积(PDP)平均降低了46.0%,晶体管数目平均减少了9.1%。     

一种单锁存器CMOS静态D触发器的设计

提出了一种只使用单锁存器的ＣＭＯＳ静态Ｄ触发器结构．由于它比普通的主从型Ｄ触发器少一个锁存器,故所需的管子数少,从而节省了面积．该单锁存器型Ｄ触发器还具有对时钟上升时间不敏感的优点     

一种新型低冗余抗多节点翻转的加固D锁存器设计

在航空航天等高辐射领域中,电荷共享效应引起的多节点翻转(Multiple-Node Upset,MNU)在D锁存器中愈发频繁,其可严重影响电子系统的功能。虽然目前现有的抗MNU加固D锁存器能够对MNU进行容错恢复,但是其硬件开销非常大。为解决这一问题,本文设计了一种新型低冗余抗MNU的加固D锁存器。在TSMC 65nm CMOS工艺下对该锁存器时序及容错功能进行的仿真验证结果表明,与现有抗MNU锁存器相比,本文构造的加固锁存器不仅可恢复MNU,而且具有面积更小、功耗更低、传输时间更短的优点。     

0.18μm工艺下单粒子加固锁存器的设计与仿真

在近年国际上出现的两种记忆单元DICE（DualInterlockedstoragecell）和GDICE（DICEwithguard—gates）基础上，设计了两种抗单粒子加固锁存器，称为DICE锁存器和GDICE锁存器，加工工艺为0.18μm。对这两种锁存器的改进减少了晶体管数量，降低了功耗，增强了抗单粒子瞬态（singleeventtransient，SET）能力。分别对比了两种锁存器的优缺点。建立了一种单粒子瞬态仿真模型。将该模型连接到锁存器的敏感点．仿真测试了这两种锁存器的抗单粒子翻转（singleeventupset，SEU）能力，得到一些对版图设计有意义的建议。通过比较得知：如果没有特殊版图设计，在单个敏感点被打翻时，DICE锁存器和GDICE锁存器的抗单粒子翻转能力比较强：而在两个敏感点同时被打翻时，抗单粒子翻转能力将比较弱。但如果考虑了特殊版图设计。那么这两种锁存器抗单粒子翻转的优秀能力就能体现出来。     

六通道数字故障锁存器的设计

本文从实际工作出发,以解决问题为宗旨,根据设备所发生故障的特性,设计出了六通道的数字故障锁存器.在数字故障锁存器的实际运用过程中,只要操作得当就能迅速、准确地定位出故障通路上的故障点,从而快速处理设备的故障,保证设备的安全、可靠运行.     

32nm CMOS工艺三点翻转自恢复锁存器设计

CMOS工艺的特征尺寸不断缩减,电荷共享效应诱发的单粒子三点翻转成为研究热点.本文提出了一种单粒子三点翻转自恢复的抗辐射加固锁存器:Hydra-DICE(Dual Interlocked Storage Cell).该锁存器基于24个同构的交叉耦合单元(Cross-Coupled Elements,CCE)排列成阵列结...     

一种基于ALU单元的时间冗余模型检错技术

为了提高系统的可靠性,提出了一种以时间冗余模型为基础,针对ALU电路的失效检错方法,称之为操作数反向重计算机制(简称REIO).相对传统的时间冗余检错方法RESO,本方法检错速度更快且面积更小.对于一个含有32×32位乘法器的ALU单元,采用REIO算法相对于RESO算法,面积减少了10%左右.     

一种新型的抗辐射加固锁存器

Due to aggressive technology scaling, radiation-induced soft errors have become a serious reliability concern in VLSI chip design. This paper presents a novel radiation hardened by design latch with high single-eventupset （SEU） immunity. The proposed latch can effectively mitigate SEU by internal dual interlocked scheme. The propagation delay, power dissipation and power delay product of the presented latch are evaluated by detailed SPICE simulations. Compared with previous SEU-hardening solutions such as TMR-Latch, the presented latch is more area efficient, delay and power efficient. Fault injection simulations also demonstrate the robustness of the presented latch even under high energy particle strikes.     

一种基于锁存器实现时序收敛的方法

扫描链测试,作为一种简单、高效的可测性设计方法,已经广泛应用于集成电路设计中。该方法可以有效地检测出电路制造过程中的缺陷和故障,从而降低芯片的测试成本。但是随着扫描链的插入,芯片物理设计中的时序收敛变得更加复杂,尤其是在扫描链测试的移位模式下,由于时钟偏移的存在,保持时间可能存在大量的时序违例。针对这种情况,本文首先介绍了扫描链测试的基本原理,分析了插入扫描链之后出现保持时间违例的原因,提出了一种基于锁存器的修复时序违例的方法,并详细阐述了对于不同边沿触发的触发器组如何选择相应的锁存器实现时序收敛。最后,将该方法应用于一款电力通信芯片的物理设计,快速、高效地实现了时序的收敛。     

低面积与低延迟开销的三节点翻转容忍锁存器设计

随着纳米级CMOS集成电路的不断发展,锁存器极易受恶劣的辐射环境影响,由此引发的多节点翻转问题越来越严重。该文提出一种基于双联互锁存储单元(DICE)和2级C单元的3节点翻转(TNU)容忍锁存器,该锁存器包括5个传输门、2个DICE和3个C单元。该锁存器具有较小的晶体管数量,大大减小了电路的硬件开销,实现低成本。每个DICE单元可用来容忍并恢复单节点翻转,而C单元具有错误拦截特性,可屏蔽由DICE单元传来的错误值。当任意3个节点翻转后,借助DICE单元和C单元,该锁存器可容忍该错误。基于集成电路仿真程序(HSPICE)的仿真结果表明,与先进的TNU加固锁存器设计相比,该锁存器的延迟平均降低了64.65%,延迟功耗面积积平均降低了65.07%。     

一种基于复制码和汉明码的容错加法器

利用复制码(duplicated code)和汉明码(Hamming code)实现了一种新的容错加法器结构,对比之前提出的各种自检测(self-checking)加法器,该结构具有能在不需要重新计算的前提下,同时纠正出现在进位逻辑和求和逻辑上的软错误的特点.另一方面,该结构适用于各种利用基于行波进位的加法器结构,如旁路进位加法器、线性进位选择加法器和平方根进位选择加法器,并适合在汉明码校验的数据通路中工作.仿真结果表明,能有效地修正在进位逻辑上产生的多位软错误(soft error)和产生在求和逻辑上的单个软错误.