[发明专利]一种自恢复抗单粒子软错误累积的三模冗余结构

说明书

本发明公开了一种自恢复抗单粒子软错误累积的三模冗余结构，通过增加单粒子软错误检测电路和数据选择电路对电路进行优化设计，基于这种结构的设计能够在三模冗余结构中单路信号翻转后自行恢复，能够有效解决三模冗余结构可能由错误累积导致单粒子加固失效的问题。

技术领域

本发明属于半导体集成电路技术领域，尤其涉及自恢复抗单粒子软错误累积的三模冗余结构。

背景技术

单粒子效应是空间粒子，尤其是高能量粒子撞击半导体器件，产生瞬间的光电流所致。单粒子效应会导致器件电压扰动，当单粒子攻击存储电路时，会造成存储电路的翻转，称之为单粒子翻转；当单粒子撞击组合逻辑时，会产生可沿组合逻辑传播的瞬态脉冲，即单粒子瞬态，单粒子瞬态被存储单元如触发器等捕获后也会造成单粒子软错误。

常用的解决单粒子效应问题的结构为三模冗余结构。如图2所示，将目标组合逻辑电路和触发器电路复制三份得到第一组合逻辑电路201、第一触发器202、第二组合逻辑电路203、第二触发器204、第三组合逻辑电路205、第三触发器206，三路冗余通过表决电路207表决后进行输出。当三模冗余中的一模被单粒子攻击导致触发器发生单粒子软错误时，其他两模不受影响并通过表决电路207能够保证电路输出结果的正确性。

上述传统三模冗余的结构虽然能够抵抗单个粒子攻击造成的单粒子软错误，但是若电路长期不进行刷新，在其中的一模发生软错误后，剩余的其中一模也被单粒子攻击发生单粒子软错误，两模的软错误将导致表决电路207的最终输出错误，因而限制了其使用。

发明内容

本发明的技术解决问题是：为克服现有技术的不足，提供一种自恢复抗单粒子软错误累积的三模冗余结构，以较小的开销解决了长期任务中由软错误累积造成的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种自恢复的抗单粒子错误累积的三模冗余结构，包括：三模冗余电路与自恢复电路；其中，三模冗余电路与自恢复电路相连接，自恢复电路根据三模冗余电路的输出进行检测判别检测单粒子软错误，当检测到单粒子软错误时，自恢复电路对三模冗余电路进行置位/复位操作。

上述自恢复的抗单粒子错误累积的三模冗余结构中，所述三模冗余电路包括第一组合逻辑电路、第一触发器、第二组合逻辑电路、第二触发器、第三组合逻辑电路、第三触发器和表决电路；其中，三模冗余电路的输入信号INPUT经过第一组合逻辑电路、第二组合逻辑电路、第三组合逻辑电路分别被三个完全相同的第一触发器、第二触发器、第三触发器锁存，三个触发器各自的输出均通过表决器进行表决后得到最终的输出信号OUTPUT。

上述自恢复的抗单粒子错误累积的三模冗余结构中，所述自恢复电路包括单粒子软错误检测电路、置位数据选择电路、复位数据选择电路和反相器；其中，三个触发器各自的输出同时作为单粒子软错误检测电路的输入，单粒子软错误检测电路的输出接到置位数据选择器和复位数据选择器的控制端，外部复位信号CDN和输出信号OUTPUT作为复位数据选择器的输入，复位数据选择器的输出端接到三个触发器的复位端对相对应的触发器进行复位操作；外部输入的置位信号SDN和输出信号OUTPUT经过一个反相器后的信号作为置位数据选择器的输入，置位数据选择器的输出端接到三个触发器的置位端对相对应的触发器进行置位操作；单粒子软错误检测电路根据第一触发器、第二触发器、第三触发器的输出进行检测判别检测单粒子软错误，当检测到单粒子软错误时，通过置位数据选择器和复位数据选择器选择输出信号OUTPUT对每个触发器进行置位/复位操作。

上述自恢复的抗单粒子错误累积的三模冗余结构中，还包括：当表决电路被单粒子攻击时，输出信号OUTPUT发生单粒子软错误，而单粒子软错误检测电路并没有检测到单粒子软错误，不会对每个触发器进行复位或者置位操作。