[发明专利]一种快速写入的抗单粒子翻转SRAM单元电路

说明书

本发明的一种快速写入的抗单粒子翻转SRAM单元电路，包括八个NMOS晶体管和六个PMOS晶体管，依次记为N1～N8和P1～P6，对于存储节点Q和QB，PMOS晶体管P1和P2作为上拉管，NMOS晶体管N3和N4由冗余节点S0和S1控制加固，NMOS晶体管N1和N2交叉耦合作为下拉管；对于冗余节点S0和S1，PMOS晶体管P3和P4交叉耦合作为上拉管，NMOS晶体管N5和N6作为下拉管，并由存储节点Q和QB控制加固。存储节点Q和QB通过NMOS晶体管N7和N8连接两条位线BL和BLB，并通过字线WL控制NMOS晶体管N7和N8的通断。存储节点Q和QB完全由NMOS晶体管包围，这种结构被称为极性加固结构。本发明的PMOS晶体管P5和P6通过存储节点Q和QB控制冗余节点S0和S1所在支路的通断，提高冗余节点的下拉能力，写入速度更快。

技术领域

本发明涉及集成电路抗辐射加固存储器技术领域，具体涉及一种 快速写入的抗单粒子翻转SRAM单元电路。

背景技术

在芯片中占据面积最大的静态随机存储器(SRAM， StaticRandomAccessMemory)具有双稳态结构。由于其具有较高的封装 密度且缺乏错误屏蔽机制，SRAM电路极易受到辐射环境的影响而发生 单粒子翻转效应。目前的技术方案无法使SRAM电路同时具备抗辐照能力和快速写入的特点，本发明要解决的技术问题是如何设计同时具 有抗辐照能力和快速写入特点的SRAM存储单元电路。

目前，高能辐射粒子所引发的单粒子效应已经严重影响到应用于 空间环境中的集成电路芯片的可靠性。当空间中的高能重离子入射到 半导体材料中后，半导体材料会沉积能量，并电离产生电子-空穴对， 这些离化电荷被器件的电极收集，进而发生单粒子效应(SingleEventEffect)，最终可能导致集成电路的性能失常或退化，功能 丧失或阻塞。单粒子翻转效应(SingleEventUpset)是指，当高能重离 子入射后产生的离化电荷被晶体管的电极收集，形成的脉冲电流使电 极的逻辑状态发生改变，从而导致集成电路系统发生错误。单粒子翻 转效应属于可恢复性的软错误，是单粒子效应的一种常见形式。

SRAM(StaticRandomAccessMemory)存储器具有双稳态结构并缺 乏错误屏蔽机制，当某个存储节点发生单粒子翻转效应时，瞬时的错 误脉冲会传递给另一个存储节点，造成另一个存储节点的错误翻转； 另一个存储节点的翻转会进一步保持受辐照节点的错误状态，最终 SRAM中所有的存储节点均发生错误翻转。基于SRAM技术的存储芯片 中存储单元阵列占据的面积最大，因此受到辐照影响发生错误的概率 最大。随着工艺节点的缩小，SRAM的封装密度越来越高，单次粒子入 射同时干扰多个SRAM单元的可能性越来越大，进而增大了SRAM芯 片的软错误率。目前的抗辐照加固技术多采用增加冗余节点的设计方法，往往会造成写入速度大幅降低。现有技术主要包括如下几种方案：

如图1所示为ShahM.Jahinuzzaman；DavidJ.Rennie；Mano-jSachdev 等人在2009年提出的具有抗辐照能力的Quatro-10T存储单元结构。

(2)如图2所示为ChunyanHu；SugeYue；ShijinLu等人在2017年提 出的具有抗辐照能力的RH-12T存储单元结构。

(3)如图3所示为ChunhuaQi；LiyiXiao；TianqiWang；JieLi；LinzheLi等 人在2016年提出的具有抗辐照能力的RHD-12T存储单元结构。

(4)如图4所示为ChunyuPeng；JiatiHuang；ChangyongLiu等人在 2017年提出的具有抗辐照能力的RSP-14T存储单元结构。

上述四种技术方案均无法同时具备抗辐照能力和快速写入的特点， 因此我们提出了同时具有抗辐照能力和快速写入特点的SRAM存储单 元电路。

而现有技术的缺点如下：