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欧宝ob官网:一种超低功耗容错的静态随机存储器计划

 发布时间:2022-05-03 04:42:26 来源:OB欧宝体育 作者:ob欧宝体育pp下载

  储器(SRAM)受单粒子翻转(SEU)的影响以及治理低功耗和太平性的题目,采用TSMC 90 nm工艺,策画了一款可使用于辐射境遇中的静态储器。该SRAM基于双互锁存储单位(DICE)组织,以同步逻辑完毕并拥有1 KB(1 K×8 b)的容量,每根位线个尺度存储单位,同时拥有抗SEU性格,升高并保留了SRAM正在亚阈值状况下的低功耗以及劳动的太平性。先容了这种SRAM存储单位的电道策画及其性能仿线 V时,该SRAM劳动频率最大可到达2.7 MHz,此时功耗仅为0.35W;而当VDD为1 V时,最大劳动频率为58.2 MHz,功耗为83.22W。

  动作半导体存储器行家族的紧要成员,SRAM是宇宙上使用最渊博的存储器,它是数字管束、讯息管束、自愿限定开发中弗成贫乏的部件。跟着空间时间的急速兴盛,越来越多的SRAM器件被使用到种种航天器和卫星的限定编造中。日本逆变器这些电子编造的微电子器件,除了拥有高牢靠性哀求表,还需求拥有低功耗以及抗辐射才具。跟着晶体管特质尺寸的连续减幼,集成电道集成度和速率的升高,芯片的功耗也越来越大,然而高功耗会下降电道的牢靠性并影响芯片的操纵寿命。因此大范围集成电道(LSI)需求下降功耗并升高其牢靠性。少少筹议报道证实,裁汰半导体器件举座功耗的一个有用处径是下降电源电压(VDD),是以使VDD下降到亚阈值畛域能够使CMOS晶体管到达优良的超低功耗功能。然而跟着VDD和阈值电压的下降,SRAM功耗下降,劳动速率取得升高,但同时也对存储单位的静态噪声容限(SNM)形成倒霉的影响。SNM是使存储单位状况翻转的最幼直流噪声电压,其定夺了存储单位的太平性和SRAM的牢靠性,影响SNM的要素紧要有电源电压,工艺缺陷和寄生电阻。整个策画中,尽量避免SNM低重的题目,正在分身速率和功耗的条件下,以升高SNM,升高存储单位的太平性。正在某些情状下,乃至需求放弃少少功耗来完毕高太平性。

  同时正在辐射境遇中的高能粒子(质子、中子、a粒子和其他重离子)轰击微电子电道的敏锐区时会激发单粒子效应(Single Event Effect,SEE)。辐射效应或者会惹起电道劳动的瞬时扰动,或者会改造电道的逻辑状况,乃至惹起器件和集成电道的很久毁伤。这种因为粒子轰击时形成的单粒子效应而改造存储单位的逻辑状况的征象,称为单粒子翻转。本文提出一种基于DICE的存储单位,该组织正在完毕低功耗高太平性的同时,有用的克造了SEU效应。

  关于全豹SRAM策画而言,存储单位是策画的主旨,它对芯片的面积和功耗起紧要用意,同时还影响劳动的太平性,牢靠性和速率。同时存储单位也是对辐射效应最为敏锐的部门,本文筹议的存储器便是基于这两种主意策画的,超低功耗以及抗SEU。

  抗辐射SRAM的策画紧要有两种思绪:一种是采用奇特的工艺实行加固,如表延、SOI、SOS等;另一种是采用策画设施实行加固。跟着讯息化时期的到来,人们提出了多种策画加固的SRAM单位电道,电道策画加固时间取得了辐射效应范围的渊博承认。旧例SRAM器件的根本存储单位广泛由6个晶体管(6 TRANSISTORS,6T)组织双稳态触发器构成如图1所示,不行知足空间抗辐射哀求。正在加固存储单位的策画中,DICE结

  构(如图2所示)也许有用地减轻SEU效应,本文采用一种新型的基于DICE组织策画的SRAM存储单位,它能完毕抗SEU效应,升高编造的太平性,并保留正在亚阈值电压下SRAM低功耗的特性。

  基于DICE组织策画的SRAM存储单位如图3所示,该单位由16T构成,此中DICE组织(N1~N4,P1~P4)比DICE组织多加的4个晶体管(N9~N12)用来实行读操作,N5~N8用来实行写操作。该存储单位有两个字线,WWL为写字线用来实行写操作,RWL为读字线实行读操作,限定传输管开合。BL与差异为位线和反位线。正在确切的读进程中,BL维护正在它的预充电值,BL与上形成电位差,进程机敏放大器放大后输出,从而完毕从存储单位中读出存储值。该单位采用一个四节点冗余组织,四个节点(A,B,C和D)保留着两对互补方法的数据(亦即:“1010”或“01 01”),这些数据通过传输门同时实行读或写操作。DICE单位通过双节点反应限定完毕抗单粒子翻转。这意味着四个节点中的每一个节点的逻辑状况均由相邻的两个节点限定(如:A通过P2限定B并通过N1限定。

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