[实用新型]抗辐射SRAM时序控制电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种SRAM时序控制电路，特别是涉及一种抗辐射SRAM时序控制电路。

背景技术

静态随机存储器（Static Random Access Memory，SRAM）由于具有功耗小速度高的特点，在空间科学和核科学技术领域，被广泛用作航空航天电子系统、核检测仪器仪表、高能物理实验及医学成像系统的信息存储设备。在这些应用环境中存在众多的宇宙射线或高能粒子，半导体器件易受这些粒子的辐射产生各种辐射效应，包括非电离辐射效应和电离辐射效应。总剂量电离辐射效应是电离辐射效应的一种，它通过电离作用在半导体电路的电介质中引入额外的电子空穴对。在电场的作用下电子会移向导体/半导体，留下空穴在电介质和导体/半导体界面，随着时间的增加，这种效应可以被积累，从而严重影响集成电路的工作。总剂量电离辐射效应通常会导致MOS管的阈值电压和电流-电压曲线发生改变，此外还会使寄生的NMOS器件不能完全截止，产生较大漏电流。这将使得SRAM中器件的翻转速度和延时发生变化，导致SRAM内部时序的可控性变差，从而影响SRAM动作的准确性和可靠性。

SRAM主要由一个存储阵列和外围译码器、预充电单元、数据选择单元、数据输入输出单元以及内部时序产生电路组成。文献1“张小平，雷天民，杨松，陈仁生，CMOS集成电路的抗辐射设计，微电子学与计算机，2003年增刊”中描述了现有抗辐射集成电路的设计方法，通过环形NMOS版图和P型保护环隔离来减小器件内和器件之间的漏电流，而通过选取栅氧化层较薄的工艺来降低辐射对MOS管阈值的影响，采用普通的SRAM内部时序设计方法进行抗辐射电路设计。文献2“David A.Hodges et al，数字集成电路分析与设计-深亚微米工艺，北京：电子工业出版社，2005”给出了现有的SRAM内部时序处理方法。常用的是以时钟信号和已产生的时序信号为基准，采用延时单元产生控制数据输入/输出、字线、位线的时序信号。此外，文献2还公开了一种采用复制位线跟踪位线的操作来实现输出灵敏放大器控制的方法，但其余时序信号仍需要借助延时单元产生。

现有抗辐射SRAM设计技术存在以下缺陷：1）对于辐射引起的电路速度的变化依赖于先进的具有薄的栅氧化层的工艺技术；2）使用环栅技术的晶体管面积较大，导致晶体管栅电容增加，电路的速度降低，功耗增大；3）内部时序控制不能完全由存储器内部工作状态触发，依赖于延时单元设计的精度，而辐射环境下电路的工作速度会发生变化，因而易导致误操作。

发明内容

为了克服现有抗辐射SRAM时序控制电路在辐射环境下可靠性差的不足，本实用新型提供一种抗辐射SRAM时序控制电路。该控制电路在存储器阵列中增加一行一列存储单元来跟踪存储器关键信号线包括字线和位线的状态，每次存储器读写操作都选中跟踪单元的行和列，将跟踪单元的字线和位线的状态反馈给时序控制单元。时序控制单元依据反馈信号及输入时钟产生SRAM的内部时序控制信号，实现数据的写入和读出。由于采用存储单元跟踪存储器关键信号线中字线和位线的状态，将跟踪结果返回到时序控制单元，整个时序完全依赖于存储器自身的速度变化自动调节，能够容忍辐射引起的电路工作速度变化对SRAM时序产生以及对位线预充、数据写入、数据读出等关键操作的速度的影响，可以提高抗辐射SRAM时序控制电路的可靠性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗辐射SRAM时序控制电路，包括存储器阵列，其特点是还包括一行和一列跟踪存储单元，一行跟踪存储单元连接跟踪字线LWL_TRACK，一列跟踪存储单元连接跟踪位线BL_TRACK和BLB_TRACK。任意一行字线有效时，跟踪字线LWL_TRACK同时有效。当任意选中的存储单元进行读写操作时，跟踪列上对应的存储单元也会同时执行读写操作。在向存储阵列写数据时，跟踪列上固定写入数据0，否则需要同时检测0和1两种状态。当跟踪列输出数据DO_TRACK为0时，认为数据已写至位线，如果此时跟踪字线LWL_TRACK为1，则数据写入存储单元。在从存储阵列读数时，跟踪列输出DO_TRACK为0时，则认为实际要读出的存储单元的数据已经稳定并可以进行锁存操作。