抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元制造技术

本发明专利技术涉及一种抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，包括存储单元本体和加固电路，存储单元本体包括第一反相器、第二反相器、第一传输管和第二传输管，加固电路包括电容和第一传输门，第一反相器的输入端连接第一传输管的第一端和第二反相器的输出端，第一反相器的输出端连接第二反相器的输入端，第二反相器的输入端连接第二传输管的第一端，第一传输管的第二端连接第一位线，第三端连接第一字线，第二传输管的第二端连接第二位线，第三端连接第一字线，电容的第一端连接第一反相器的输入端，电容的第二端连接第一传输门的第一端，第一传输门的第二端连接第二反相器的输入端，第三端连接第二字线。对存储器单元的读写速度没有影响。

【技术实现步骤摘要】
抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元
本专利技术涉及半导体制作领域，特别是涉及一种抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元。
技术介绍
为了满足数字系统性能的需求，处理器会将经常用到的数据和指令存放在离它很近的高速片上存储器中，也就是“高速缓冲存储器”中。高速缓存是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。不同级别的高速缓存都是由静态随机存取存储器(staticrandomaccessmemory，SRAM)构成，面积和成本的限制使得其容量比较小，但速度比主存高得多，接近于CPU的速度。在现代的高性能处理器和片上系统(SoC)应用中，需要更多的片上存储器来满足性能和吞吐量的需求。对于一个SoC芯片，大部分面积都被SRAM占据，用于存储数据和程序指令，SRAM已成为数字系统中最常见的元件。随着半导体工艺节点的不断缩小，SRAM的性能、存储容量和工作频率等不断提高，工作电压和寄生电容的减小也会导致SRAM面临越来越严重的软错误失效风险。当SRAM工作在辐射环境中时，辐射环境释放的各种高能粒子，如空间中的高能重离子和质子、地球大气层中子或者封装材料释放的α粒子，入射到存储单元的敏感节点，通过直接或间接电离产生大量的电荷。电离感应电荷在反偏PN结强电场作用下被收集，当收集电荷量超过临界电荷时，电荷收集形成的尖峰瞬态电流脉冲会导致存储状态发生翻转，即单粒子翻转(singleeventupset,SEU)，造成SRAM存储软错误。抗SEU加固的SRAM的设计对于开发适合空间应用的电子系统意义重大。为了提高SRAM抗单粒子翻转性能，传统的加固方法包括采用冗余的电路设计(DICE、TMR等)和系统级加固(EDAC等)，但这些加固措施的共同缺点是电路逻辑结构复杂，同时带来额外的面积和功耗开销，极大影响了静态随机存取存储器单元的读写速度。
技术实现思路
基于此，有必要针对传统的静态随机存取存储器单元采用传统的加固方法影响存储器单元读写速度的问题，提供一种不影响读写速度的静态随机存取存储器单元和存储器。一种抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，包括存储单元本体和加固电路，所述存储单元本体包括第一反相器、第二反相器、第一传输管和第二传输管，所述加固电路包括电容和第一传输门，所述第一反相器的输入端和所述第二反相器的输入端连接电源端，所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输出端接地，所述第一反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第一反相器的输入端连接所述第一传输管的第一端，所述第二反相器的输入端连接所述第二传输管的第一端，所述第一传输管的第二端连接第一位线，所述第一传输管的第三端连接第一字线，所述第二传输管的第二端连接第二位线，所述第二传输管的第三端连接第一字线，所述电容的第一端通过第一存储节点连接所述第一反相器的输入端，所述电容的第二端连接所述第一传输门的第一端，所述第一传输门的第二端通过第二存储节点连接所述第二反相器的输入端，所述第一传输门的第三端连接第二字线。上述抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，将电容和第一传输门通过第一传输门接入第一存储节点和第二存储节点之间，第一传输门开启受字线信号第一字线控制，当字线开启时(第一字线为高电平，第二字线为低电平)，电容与第一传输管关闭，电容没有接入存储节点，这时候存储单元工作在普通的模式，当字线关闭时(第一字线为低电平，第二字线为高电平)，存储节点之间的电容与第一传输管开启，存储单元工作在有耦合电容的模式，当其中一个存储节点被高能粒子击中后，产生尖峰瞬态电流使得其中一个存储节点的电压发生跳变，另一个存储节点的电压受电容的影响也发生同一方向的跳变，从而使存储单元无法发生翻转，利用第一传输门控制电容的接入，使得额外加入的电容对存储器单元的读写速度没有影响。附图说明图1为一实施例中抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元结构图；图2为另一实施例中抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元结构图；图3为一实施例中抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元版图结构示意图；图4为一实施例中普通六管SRAM存储单元的单粒子翻转仿真结果示意图；图5为一实施例中加固SRAM存储单元的单粒子翻转仿真结果示意图。具体实施方式在一个实施例中，如图1所示，一种抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，包括存储单元本体和加固电路，存储单元本体包括第一反相器110、第二反相器120、第一传输管M5和第二传输管M6，加固电路包括电容M7和第一传输门M8，第一反相器110的输入端和第二反相器120的输入端连接电源端，第一反相器110的输出端和第二反相器120的输出端接地，第一反相器110的输入端连接第二反相器120的输出端，第一反相器110的输出端连接第二反相器120的输入端，第一反相器110的输入端连接第一传输管M5的第一端，第二反相器120的输入端连接第二传输管M6的第一端，第一传输管M5的第二端连接第一位线BL，第一传输管M5的第三端连接第一字线WL，第二传输管M6的第二端连接第二位线BLN，第二传输管M6的第三端连接第一字线WL，电容M7的第一端通过第一存储节点Q连接第一反相器110的输入端，电容M7的第二端连接第一传输门M8的第一端，第一传输门M8的第二端通过第二存储节点QN连接第二反相器120的输入端，第一传输门M8的第三端连接第二字线WLN。具体地，第一传输管M5和第二传输管M6为MOS管，对应地，第一传输管M5和第二传输管M6的第一端对应于MOS管的源极，第一传输管M5和第二传输管M6的第二端对应于MOS管的漏极，第一传输管M5和第二传输管M6的第三端对应于MOS管的栅极。在本实施例中，将电容M7和第一传输门M8通过第一传输门M8接入第一存储节点Q和第二存储节点QN之间，第一传输门M8开启受字线信号WL控制，当字线开启时(第一字线WL为高电平，第二字线WLN为低电平)，电容M7与第一传输管M5关闭，电容M7没有接入存储节点，这时候存储单元工作在普通的模式，当字线关闭时(第一字线WL为低电平，第二字线WLN为高电平)，存储节点之间的电容M7与第一传输管M5开启，存储单元工作在有耦合电容M7的模式，当其中一个存储节点被高能粒子击中后，产生尖峰瞬态电流使得其中一个存储节点的电压发生跳变，另一个存储节点的电压受电容M7的影响也发生同一方向的跳变，从而使存储单元无法发生翻转，利用第一传输门M8控制电容M7的接入，同时也解决了在两个存储节点间引入电容M7会大大增加存储单元的读写时间的问题，使得额外加入的电容M7对存储器单元的读写速度没有影响。在一个实施例中，第一反相器110包括第一驱动NMOS晶体管M1和第一负载PMOS晶体管M3，第一驱动NMOS晶体管M1的源极接地，第一驱动NMOS晶体管M1的漏极和第一负载PMOS晶体管M3的漏极连接作为第一反相器110的输入端和第一MOS传输管的源极，并通过第一存储节点Q连接第二反相器120的输出端，第一驱动NMOS晶体管M1的栅极和第一负载PMOS晶体管M3的栅极连接作为第一反相器110的输出端，并通过第二存储节点QN连接第二反相器120的输入端。在一个实施例中，第二反相器120包括第二驱动NMOS晶体管M2和第二负载PM本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，其特征在于，包括存储单元本体和加固电路，所述存储单元本体包括第一反相器、第二反相器、第一传输管和第二传输管，所述加固电路包括电容和第一传输门，所述第一反相器的输入端和所述第二反相器的输入端连接电源端，所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输出端接地，所述第一反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第一反相器的输入端连接所述第一传输管的第一端，所述第二反相器的输入端连接所述第二传输管的第一端，所述第一传输管的第二端连接第一位线，所述第一传输管的第三端连接第一字线，所述第二传输管的第二端连接第二位线，所述第二传输管的第三端连接第一字线，所述电容的第一端通过第一存储节点连接所述第一反相器的输入端，所述电容的第二端连接所述第一传输门的第一端，所述第一传输门的第二端通过第二存储节点连接所述第二反相器的输入端，所述第一传输门的第三端连接第二字线。

【技术特征摘要】
1.一种抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，其特征在于，包括存储单元本体和加固电路，所述存储单元本体包括第一反相器、第二反相器、第一传输管和第二传输管，所述加固电路包括电容和第一传输门，所述第一反相器的输入端和所述第二反相器的输入端连接电源端，所述第一反相器的输出端和所述第二反相器的输出端接地，所述第一反相器的输入端连接所述第二反相器的输出端，所述第一反相器的输出端连接所述第二反相器的输入端，所述第一反相器的输入端连接所述第一传输管的第一端，所述第二反相器的输入端连接所述第二传输管的第一端，所述第一传输管的第二端连接第一位线，所述第一传输管的第三端连接第一字线，所述第二传输管的第二端连接第二位线，所述第二传输管的第三端连接第一字线，所述电容的第一端通过第一存储节点连接所述第一反相器的输入端，所述电容的第二端连接所述第一传输门的第一端，所述第一传输门的第二端通过第二存储节点连接所述第二反相器的输入端，所述第一传输门的第三端连接第二字线。2.根据权利要求1所述的抗单粒子翻转的静态随机存取存储器单元，其特征在于，所述第一反相器包括第一驱动NMOS晶体管和第一负载PMOS晶体管，所述第一驱动NMOS晶体管的源极接地，所述第一驱动NMOS晶体管的漏极和所述第一负载PMOS晶体管的漏极连接作为所述第一反相器的输入端和所述第一MOS传输管的源极，并通过所述第一存储节点连接所述第二反相器的输出端，所述第一驱动NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭超，雷志锋，张战刚，何玉娟，恩云飞，黄云，
申请(专利权)人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44