Применяемые методы повышения устойчивости микросхем к воздействию тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) часто приводят к ухудшению производительности, потребляемой мощности и площади. ТЗЧ, проходя через материал полупроводника, ионизируют его, порождая электронно-дырочные пары. В дальнейшем частицы могут быть «захвачены» электрическим полем и вызвать импульс напряжения на информационных линиях, который искажает данные и приводит к сбоям функционирования. В работе для уменьшения влияния одиночных событий предложено применять специализированные ячейки, позволяющие сохранять записанную информацию при воздействии на нее ТЗЧ. В основе таких ячеек лежит принцип мультиплицирования данных для восстановления их после воздействия. Основная проблема - одновременное воздействие ТЗЧ на несколько копий данных. Проведен анализ чувствительных узлов DICE-защелки с сигналом асинхронного сброса. Представлена методика выделения наборов чувствительных узлов, взаимное расположение которых влияет на чувствительность триггера к воздействию ТЗЧ. На основе данной методики разработано топологическое представление ячейки триггера. Предложенная методика позволяет анализировать чувствительные узлы D-триггеров разной модификации. Минимальное расстояние между чувствительными узлами полученной ячейки в 4,5 раза больше, чем у ее стандартного аналога. При этом увеличение площади DICE-триггера с сигналом асинхронного сброса составило всего 8%.
1. Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. – М.: Радио и связь, 2004. – 320 с.
2. Таперо К.И., Улимов В.Н., Членов А.М. Радиационные эффекты в кремниевых ин-тегральных схемах космического применения. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2012. – 304 с.
3. Calin T., Nicolaidis M., Velazco R. Upset hardened memory design for submicron CMOS technology // Nuclear Science, IEEE Transactions on. – 1996. – Vol. 43. – Iss. 6. – P. 1. – P. 2874–2878.
4. Liu M.N., Whitaker S. Low power SEU immune CMOS memory circuits // IEEE Trans-actions on Nuclear Science. – 1992. – Vol. 39. – No. 6. – P. 1679–1684.
5. Two CMOS memory cells suitable for the design of SEU-tolerant VLSI circuits / R. Velazco, D. Bessot, S. Duzellier et al. // Nuclear Science, IEEE Transactions on. – 1994. – Vol. 41. – Iss. 6. – Part 1-2. – P. 2229–2234.
6. Timoshenkov V., Fateev I. Modification of radiation hardened triggers for special receiv-ers // Proc. of the 2017 IEEE Russia Section Young Researchers in Electrical and Electronic En-gineering Conference. Part II. – 2017. – P. 75–78.
7. Naseer R., Draper J. DF-DICE: A scalable solution for soft error tolerant circuit design // ISCAS. –2006. – P. 3890–3893.
8. Тимошенков В.П., Фатеев И.А. DICE КМОП КНИ-триггер, устойчивый к воздей-ствию тяжелых заряженных частиц для применения в приемных трактах // Изв. вузов. Электроника. – 2017. – Т. 22. – №4. – С. 402–406.
9. Ольчев С.И., Стенин В.Я. Анализ сбоеустойчивости триггерных элементов с двухфазной структурой // Электроника, микро- и наноэлектроника: сб. науч. тр. – М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – С. 29–38.
10. Стенин В.Я., Черкасов И.Г. Влияние топологии субмикронных КМОП ячеек па-мяти DICE на чувствительность ОЗУ к воздействию отдельных ядерных частиц // Микро-электроника. – 2011. – Т.40. – №3. – С. 184–190.
11. Ольчев С.И., Стенин В.Я. Двухфазные КМОП логические элементы с повышен-ной сбоеустойчивостью к воздействию отдельных ядерных частиц // Микроэлектроника. – 2011. – Т.40. – №3. – С. 170–183.
12. Estimation of hardened flip-flop neutron soft error rates using SRAM multiple-cell upset data in bulk CMOS / N. Gaspard, S. Jagannathan, Z. Diggins et al. // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2013. – Vol. 60. – No. 4. – P. 2782–2788.
13. Стенин В.Я. Моделирование характеристик 28-нм ячеек DICE в нестационарных состояниях, вызванных воздействием одиночных ядерных частиц // Микроэлектроника. – 2015. – Т.44. – № 5. – С. 368–379.
14. Схемотехническое моделирование одиночных эффектов при воздействии тяжелых заряженных частиц в КМОП СБИС с суб-100-нм проектными нормами / А.А. Смолин, А.Б. Боруздина, А.В. Уланова и др. // Изв. вузов. Электроника. – 2017. – Т. 23. – № 5. – С. 447–459.
15. Modeling of single event transients with dual double-exponential current sources: impli-cations for logic cell characterization / D.A. Black, W.H. Robinson, I.Z. Wilcox et al. // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2015. – Vol. 62. – N. 4. – P. 1540–1549.
16. Кононов В.С., Шелепин Н.А. Повышение эффективности моделирования переходных процессов в КМОП-микросхемах с учетом одиночных радиационных эффектов // Изв. вузов. Электроника. – 2017. – Т. 22. – № 4. – С. 361–368.
17. Susan Nordyk. RF SOI process design kit leverages PSP-SOI model. – URL: http://www.edn.com/electronics-products/other/4439517/RF-SOI-process-design-kit-leverages-PSP-SOI-model (дата обращения: 10.06.2018).