[发明专利]一种抗辐照加固的编解码器

说明书

一种抗辐照加固的编解码器，包括编码模块和解码模块，其中构成编码模块和解码模块的基础单元门中部分使用抗辐照加固结构的基础单元门，包括但不限于抗辐照加固结构的反相器和抗辐照加固结构的二输入与非门，在实现抗辐照加固的同时保持较快的速度；另外编码模块和解码模块中的寄存单元使用双向互锁存储单元的寄存器，在两级锁存结构中引入反相器以增大前级对后级锁存的驱动能力，提高触发器的速度，使得本发明既具有良好的抗辐照性能，又能达到电路的速度要求。

技术领域

本发明属于集成电路学领域，涉及一种抗辐照加固的编解码器，适用于SERDES电路。

背景技术

串并-并串转换收发器(SerDes，Serializer/Deserializer)是多种高速总线协议的接口电路，在军民领域被广泛使用。民品主要应用于USB、SATA、PCIe等协议；军工和航天产品主要应用FC-AE、以太网等协议。如图1所示是8B10B高速SerDes电路的一种电路结构，8B10B高速SerDes电路由接收通道和发送通道组成。发送模块由8B10B编码器、伪随机码生成器(PRBS)、并串转换电路、发送器以及锁相环(PLL)等模块构成；接收通道由时钟数据恢复电路(CDR)、串并转换电路、伪随机码检测器(PRBS_Veri)、8B10B解码器以及COMMA检测电路等模块构成。

在现代武器装备的发展中，电子系统的重要性越来越大，串行接口作为各种电子系统的关键器件，其在各种武器装备系统中的作用也愈加凸显。从国内军用接口电路的应用情况来看，其发展特点有以下几个。

第一，军用电子元器件对可靠性和环境适应性等有着较高的要求。军用电子元器件应用环境复杂，对在高低温、辐射等极端环境下的性能要求较高，这极大增加了芯片的设计难度。

第二，军用接口电路的整体发展趋势是与民品相同的，随着通信技术的高速发展，对信号带宽的需求越来越大，要求传送的数据量越来越大。在武器装备的信息化建设中，信息沟通的方式愈发凸现其举足轻重的地位。

在这种背景下，高速SerDes技术及其产品在现代军事中得到了迅速地发展。包括美国、德国和俄罗斯在内的许多国家，都已将高速SerDes技术中的高速数据处理传输技术广泛应用于军队的信息化建设中，并呈现稳步、高速发展的趋势。随着我国军工及航天事业的发展，对抗辐照SerDes有大量需求，普遍使用了抗辐照SerDes芯片。而国内自主研发的抗辐照SerDes还是一个空白，完全依赖进口且价格昂贵，所以，研制抗辐照SerDes具有现实意义。目前国内尚无较好的抗辐照SerDes替代产品，因此发展我国自主研发的抗辐照SerDes产品迫在眉睫。整个SerDes通常包括输入/输出寄存器电路、8b/10b编解码电路、串并/并串转换电路、锁相环电路、时钟恢复电路、接收/发送电路、均衡电路。在SerDes电路中，片上的8B10B编解码器是其中的关键模块，对它的抗辐照设计比较关键。

常见的辐照主要有两种，分别来自空间宇宙射线和核辐射。根据作用机理不同，辐照效应可分为总剂量效应(TID，Total Ironize Doze)和单粒子效应(SEE，Single EventEffect)。

总剂量辐照，微电子器件受到辐射时，高能光子或粒子会射入器件内部，以不同的形式损失能量，从而在器件内部沉积能量，使材料发生电离产生电子-空穴对。材料中电子-空穴对的产生浓度正比于辐射在器件内部沉积的能量，而沉积能量的大小又与辐射产生的光子或粒子的质量和能量以及被辐射靶材料的原子序数和质量都有一定的关系。在受辐射期间内，单位质量材料中所沉积的累积能量称为总剂量，总剂量的单位为戈瑞(Gray，Gy)或拉德(radiation absorbed dose,rad)，其中戈瑞为总剂量的国际标准单位，但是拉德是总剂量研究领域中最常用的单位，大多数的文献中都以拉德作为单位。

单粒子效应，空间环境中存在着来自宇宙射线、太阳耀斑等辐射源的许多高能带电粒子。这些高能粒子入射到器件(例如随机存储器、微处理器、电压变换器等)后，经常会在器件内部敏感区形成电子空穴对。电子空穴对会形成能打开联结的信号，这些故障统称为单粒子效应(SEE)。