[发明专利]带置复位结构的D触发器及其单粒子轰击位置定位方法

说明书

本发明公开了一种带置复位结构的D触发器及其单粒子轰击位置定位方法，本发明带置复位结构的D触发器包括置复位电路网络单元和结构完全一致的至少两条D触发器链，所述D触发器链由多级D触发器单元依次级联构成，各条D触发器链中的每一级D触发器单元一一对应、且各条D触发器链中的任意一级D触发器单元共用置复位电路网络单元提供的D触发器信号RD1和RD2。本发明通过结构完全一致的至少两条D触发器链可判断单粒子轰击后造成D触发器失效的是置复位网络单元还是D触发器链单元，从而能够对单粒子效应造成的单粒子翻转效应和单粒子瞬态效应的敏感节点进行准确定位。

技术领域

本发明涉及D触发器的单粒子效应定位技术，具体涉及一种带置复位结构的D触发器及 其单粒子轰击位置定位方法。

背景技术

宇宙空间中存在大量高能粒子(质子、电子、重离子等)，集成电路中的时序电路受到这 些高能粒子轰击后，其保持的状态有可能发生翻转，此效应称为单粒子翻转效应。单粒子轰 击集成电路的LET(线性能量转移)值越高，越容易产生单粒子翻转效应。集成电路中的组 合电路受到这些高能粒子轰击后，有可能产生瞬时电脉冲，此效应称为单粒子瞬态效应，单 粒子轰击集成电路的LET值越高，产生的瞬时电脉冲持续时间越长，电脉冲越容易被时序电 路采集。如果时序电路的状态发生错误翻转，或者单粒子瞬态效应产生的瞬时电脉冲被时序 电路错误采集，都会造成集成电路工作不稳定甚至产生致命的错误，这在航天、军事领域尤 为严重。因此，针对易造成单粒子翻转效应和单粒子瞬态效应的敏感节点进行加固从而减少 单粒子翻转效应和单粒子瞬态效应越来越重要。

D触发器(D Flip Flop，DFF)作为边沿触发的存储单元，是集成电路中使用最多的时 序单元之一，其抗单粒子翻转和单粒子瞬态的能力对整个集成电路的抗单粒子翻转和单粒子 瞬态的能力起关键作用，对D触发器进行相应加固可以使集成电路的抗单粒子翻转和单粒子 瞬态能力得到提高。某些集成电路需要控制集成电路中D触发器的状态，强制D触发器输出 高电平或低电平以及把其中锁存的数据置为逻辑“1”或逻辑“0”。在D触发器原有的结构基 础上增加置位和复位电路以及置位信号端和复位信号端，可以实现D触发器自身的置位和复 位结构，并通过置位和复位信号来控制D触发器的置位和复位功能。

单粒子效应指单个带电粒子穿过电子器件的敏感节点导致电荷产生和收集，可诱发单粒 子效应，影响工作可靠性。辐照实验是验证集成电路抗辐照滤波加固效果最准确、最有效的 方式，主要分为在轨实验和地地面实验两种。在轨实验是借助行航天设备，将待测器件运送 至地球外太空不同的轨道中，观察其在真实辐照环境下的辐照效应。在轨实验能直观体现出 器件的抗辐照滤波加固效果，但实现难度大，机会稀缺。地面实验在实验室搭建人工辐射源， 利用加速器对粒子进行加速，轰击被测电路，模拟真实辐照环境。但人工模拟辐照环境与真 实辐照环境相比，粒子能量较低，但通量不高，且方向固定，得到的结论与真实环境的结果 存在一定的差异。上述两种测试方式均是对整个测试结构进行单粒子轰击，来验证电路抗辐 照滤波加固效果，但无法精准定位到单粒子轰击造成芯片中具体哪个单元发生单粒子翻转而 导致电路加固失效。传统上认为只有反偏的PN结才能收集电离出来的电子空穴对，因此只有 晶体管截止状态下的漏极才会认为是敏感节点，以带置复位功能的D触发器为例，带置复位 功能的置复位网络和D触发器链都存在多处敏感节点，这些敏感节点在受到单粒子轰击后均 能造成带置复位功能的D触发器失效。传统的辐照实验并不能对单粒子效应造成的单粒子翻 转效应和单粒子瞬态效应的敏感节点进行准确定位。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种带置复位结构的D触发 器及其单粒子轰击位置定位方法，本发明通过结构完全一致的至少两条D触发器链可判断单 粒子轰击后造成D触发器失效的是置复位网络单元还是D触发器链单元，从而能够对单粒子 效应造成的单粒子翻转效应和单粒子瞬态效应的敏感节点进行准确定位。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：