超低压抗辐射SRAM设计

摘要

在众多存储器中，由于静态随机存储器（Static Random Access Memory, SRAM）具有可靠性好、速度快、功耗小的特性，使其在存储器中占有举足轻重的地位。同时SRAM还可以与标准的CMOS工艺兼容，而其他的存储器则需要特殊的制造工艺。由于SRAM在微处理器和片上系统中占据了很大面积，同时在辐射环境中很容易发生单粒子翻转效应（single event upset,SEU），因此，必需考虑如何降低SRAM的功耗以及提高其可靠性。
　　降低电压是最有效的低功耗方法，因为它可以同时降低动态功耗和静态功耗。本文设计的存储器工作电压降低到阈值电压以下，即亚阈值工作模式，从而获得超低功耗的特点，亚阈值电路有很广的应用领域，甚至是航空电子领域。为了提高SRAM抗单粒子翻转的能力，本设计采用双互锁存储单元（Dual Interlocked storage Cell,DICE），该结构不仅可以抗单粒子翻转，同时可以提高存储单元的静态噪声容限。
　　本文设计的64×8位的SRAM是基于SIMC180 nm CMOS工艺。经过仿真，该存储器可以在亚阈值条件下工作，同时可以抗单粒子翻转。存储单元在150 mV的低压下依然可以正常工作。最后对整个存储器的性能进行了仿真，结果显示，本文设计的存储器可以在很低的电压下工作，并且有很低的功耗，当电源电压为300 mV时，存储器的最大工作频率为180 KHz，此时的功耗为0.208μW，当电源电压为500 mV时，存储器的最大工作频率为9.62 MHz，此时的功耗为13.98μW。本文设计的存储器即解决了单粒子翻转问题，又做到了超低功耗设计。

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第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外发展现状

1.3 论文的主要工作及结构

第2章 亚阈值抗辐射SRAM单元设计

2.1 亚阈值工作特点

2.2 存储单元的抗辐射特性的研究

2.3 存储单元设计

2.4 本章小结

第3章 亚阈值抗辐射SRAM设计

3.1 SRAM整体结构

3.2 存储阵列设计

3.3 外围电路设计

3.4 本章小结

第4章 SRAM仿真验证及版图设计

4.1 存储单元的仿真

4.2 SRAM整体功能仿真

4.3 SRAM性能测试

4.4 版图设计与验证

4.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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