[发明专利]一种基于DICE单元的单粒子三点翻转加固锁存器

说明书

本发明涉及一种基于DICE单元的单粒子三点翻转加固锁存器，包括第一锁存器DICE1，第二锁存器DICE2，第三锁存器DICE3和表决器。第一锁存器DICE1、第二锁存器DICE2、第三锁存器DICE3的信号输入端并联且均连接外部输入信号D，第一锁存器DICE1输出信号A0至表决器的第一信号输入端，第二锁存器DICE2输出信号B0至表决器的第二信号输入端，第三锁存器DICE3输出信号C0至表决器的第三信号输入端，表决器的输出信号Q作为三模冗余锁存器的输出信号。本发明容错原理清晰明了，容忍单粒子翻转(SEU,Single Event Upset)的能力强且对电路内部错误节点能够实现自恢复，能完全容忍三点翻转，对四点翻转的容忍率高达90.3％；本发明面积和功耗开销较小，是一种低成本的三模冗余加固锁存器。

技术领域

本发明涉及集成电路抗辐射加固技术领域中抗三点翻转的锁存器技术领域，尤其是一种基于DICE单元的单粒子三点翻转加固锁存器。

背景技术

近年来我国航天事业飞速发展，而集成电路作为航天器的核心，其性能和功能已成为各种航天器性能的主要衡量指标之一。随着集成电路工艺的进步、器件尺寸的缩小和工作速度的提升，辐射对集成电路的影响也越发严重。

单粒子效应，是指航天及地面等辐射环境中存在的高能粒子在芯片内部敏感区域引发电离辐射从而产生的辐射损伤效应。电离辐射在粒子运动轨迹上产生密集的电子-空穴对，当这些电子-空穴对被电路节点收集时，常常导致单粒子翻转(SEU，Single EventUpset)。单粒子翻转有单点翻转、双点翻转和三点翻转等情况。

单点翻转(Single Node Upset,SNU)，是指高能粒子入射，所携带电荷被单个状态节点收集，导致锁存器/触发器/SRAM单元中单个状态节点的逻辑值发生翻转。双点翻转(DNU,Double Node Upset)，是指高能粒子入射，由于电荷共享效应，所携带电荷被两个状态节点收集，导致锁存器/触发器/SRAM单元中两个状态节点的逻辑值同时发生翻转。三点翻转(TNU,Triple Node Upset)，是指高能粒子入射，由于电荷共享效应，所携带电荷被三个状态节点收集，导致锁存器/触发器/SRAM单元中三个状态节点的逻辑值同时发生翻转。电荷共享是指，主动节点电荷通过电荷扩散影响被动节点的过程。对于单粒子引起的多节点电荷收集，通常将被粒子直接撞击的节点称为主动节点，将受单粒子产生的电荷扩散而间接影响的节点称为被动节点。

今年集成电路制造产业已经步入7纳米工艺，电路内部节点的间距随之缩小，然而单个粒子入射的影响范围却没有改变，电荷共享效应覆盖的内部节点增多，三点翻转现象已经出现，电路产生功能性错误，芯片发生错误、故障甚至烧毁的可能性极大。因此，开发先进的容忍三点翻转的电路技术尤为重要。

由于锁存器是大规模集成电路中必不可少的逻辑器件，锁存器的正确运行是电路系统正常工作的基础。目前针对三点翻转加固锁存器的技术比较少，因此对容忍三点翻转加固锁存器的研究需求较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种容忍单粒子翻转的能力强且对电路内部错误节点能够实现自恢复，能完全容忍三点翻转的基于DICE单元的单粒子三点翻转加固锁存器。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于DICE单元的单粒子三点翻转加固锁存器，包括第一锁存器DICE1、第二锁存器DICE2、第三锁存器DICE3和表决器，所述第一锁存器DICE1、第二锁存器DICE2、第三锁存器DICE3的信号输入端并联且均连接外部输入信号D，第一锁存器DICE1输出信号A0至表决器的第一信号输入端，第二锁存器DICE2输出信号B0至表决器的第二信号输入端，第三锁存器DICE3输出信号C0至表决器的第三信号输入端，表决器的输出信号Q作为单粒子三点翻转加固锁存器的输出信号；