[发明专利]一种三路测试的单粒子瞬态脉冲宽度测量电路

说明书

本发明提供一种三路测试的单粒子瞬态脉冲宽度测量电路，该电路包括：基于传统单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的改进电路、基于经典链状单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的直接触发式电路、基于经典链状单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的片上自触发式电路以及表决模块，表决模块将三个测量电路测得的脉冲宽度范围进行与操作，取得最小区间脉冲宽度范围作为最终测量结果。本发明能够测量多个脉冲宽度范围，分辨率较高，并能确认测量电路是否受到轰击，对研究纳米工艺下芯片的可靠性有重要意义。

技术领域

本实施例属于单粒子效应研究领域，涉及一种单粒子瞬态脉冲宽度测量电路，尤其适用于相关研究人员对芯片进行可靠性分析。

背景技术

随着集成电路规模的不断发展，工艺尺寸的不断缩减，组合逻辑电路中的单粒子瞬态(SET)对于系统软错误的贡献将超过存储节点中单粒子翻转(SEU)在系统软错误中的作用。SET脉冲通过几个组合逻辑门传播之后，最终到达存储元件，导致系统出现错误操作。

SET导致错误的概率取决于通过组合逻辑电路的传播距离以及SET在锁存输入处的到达时间及脉冲宽度。更宽的脉冲更有可能出现在时钟的锁存边缘。因此，SET的宽度是决定SET是否会导致系统故障的主要因素之一，故表征瞬态电压脉冲的宽度对于预测和减轻先进工艺技术中的SET是至关重要的。

目前，瞬态脉冲宽度测量电路主要有两种：

1、传统单粒子瞬态脉冲宽度测量电路(锁存器链)，包括：目标电路、脉冲捕获模块、自触发模块；其中目标电路由反相器阵列组成，用于表征辐射环境下产生的单粒子瞬态脉冲；脉冲捕获模块由锁存器链组成，连接在目标电路后，用于将产生的单粒子瞬态脉冲转化为二进制码；自触发模块由与非门、SR锁存器、延迟元件组成，连接在锁存器的某一输出端，用于通过瞬态脉冲触发锁存器进入保持状态。该电路的缺点是：以锁存器延时量化瞬态脉冲宽度，导致测量电路测试精度相对较低，同时测量电路自身的抗辐射性能较差，不能抵抗辐射粒子带来的单粒子效应。

2、经典链状单粒子瞬态脉冲宽度测量电路(反相器链)，包括：目标电路、脉冲捕获模块、自触发模块；目标电路由反相器阵列组成，用于表征辐射环境下产生的单粒子瞬态脉冲；脉冲捕获模块由反相器链及相应的锁存器组成，连接在目标电路后，用于将产生的单粒子瞬态脉冲转化为二进制码；自触发模块由与非门、SR锁存器、延迟元件组成，连接在锁存器的某一输出端，用于通过瞬态脉冲触发锁存器进入保持状态。经典链状单粒子瞬态脉冲宽度测量电路用单个反相器延时来量化脉冲宽度。该电路的缺点是：脉冲捕获模块的触发信号最终由自触发模块中一个反相器输出到各级锁存器，反相器输出负载较大导致触发信号下降延时增大，脉冲触发过程缓慢，测量结果存在误差，同时测量电路自身的抗辐射性能较差，不能抵抗辐射粒子带来的单粒子效应。

发明内容

本申请的目的主要是提高单粒子瞬态脉冲宽度测量的精度和可靠度。

本申请的发明构思是：设计三路独立测试的单粒子瞬态脉冲宽度测量电路，分为：

第一测量电路：基于传统单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的改进电路结构；

第二测量电路：基于经典链状单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的直接触发电路结构；

第三测量电路：基于经典链状单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的片上自触发电路结构。

可通过对三路测试结果表决得出最终结果。

针对基于传统单粒子瞬态脉冲宽度测量电路的改进电路结构：例如，第一测量电路自触发模块产生的触发信号通过5个并联的反相器分别各自触发对应的10个锁存器，以此降低触发信号下降延时；增加了测量电路辐射检测模块，用于检测产生的脉冲信号是否来自测量电路。