基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法技术

本发明专利技术提供一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法，包括：提供一SRAM版图；对所述SRAM版图进行后道布线，将所述SRAM版图中存储单元的器件连接成单粒子翻转检测电路；基于所述单粒子翻转检测电路的输出信号监测单粒子效应敏感区域；其中，所述单粒子翻转检测电路包括由至少两个SRAM存储单元中的器件连接形成的环形振荡器。本发明专利技术完全保持SRAM版图布局，只需修改后道器件的连接关系；电路为自激振荡模式，无需增加复杂的检测电路，不需使用复杂的测试系统。也不需要额外开发测试程序；可以把输出直接连接到示波器，测试的过程中可以实时监控单粒子效应敏感区域，从而方便快捷的实现SRAM SEU检测。

Single event upset detection circuit and method based on SRAM

【技术实现步骤摘要】
基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法
本专利技术涉及单粒子反转研究领域，特别是涉及一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法。
技术介绍
半导体器件运行于太空或辐射环境中时，会受到宇宙射线及高能粒子的辐照。其中，单粒子翻转(Single-EventUpsets，SEU)是单个高能粒子作用于半导体器件，引发器件的逻辑状态发生异常变化。单粒子翻转是空间辐射造成的多种单粒子效应中最常见和最典型的一种，主要发生在数据存储或指令相关器件中。SRAM由于自身的高集成度造成了其自身十分敏感，SRAM在高能粒子辐射的环境中很容易出现一些单粒子效应(singleeventeffect，SEE)。单粒子翻转造成的器件错误属“软错误”，即通过系统复位、重新加电或重新写入能够恢复到正常状态。通常通过SRAM单粒子翻转效应检测电路对单粒子效应检测后进行复位即可使SRAM正常工作，但是现有的SRAM单粒子翻转效应检测电路一般都是采用复杂的外围检测电路或复杂的测试系统实现，相应成本高、可操作性受限。因此，如何简化SRAM单粒子翻转效应检测电路的结构及成本，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法，用于解决现有技术中SRAM单粒子翻转效应检测电路的结构复杂、成本高等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路至少包括：由至少两个SRAM存储单元中的器件连接形成的环形振荡器；所述环形振荡器包括振荡环路及连接于所述振荡环路的复位模块。可选地，所述振荡环路包括依次交替串联连接的N级反相器及N级MOS管，其中，N为大于1的奇数。可选地，所述振荡环路包括串联的N级反相器及连接于每两个反相器之间的一对并联MOS管，最后一级反相器的输出端连接一MOS管，其中，N为大于1的奇数。可选地，所述振荡环路包括依次交替串联连接的N级反相器及N对并联MOS管，其中，N为大于1的奇数。可选地，形成所述环形振荡器的SRAM存储单元受同一字线的控制。更可选地，所述复位模块包括下拉MOS管及连接于所述下拉MOS管控制端的反相器。更可选地，所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路还包括依次连接于所述环形振荡器输出端的传输门及输出整形模块。更可选地，所述输出整形模块包括若干级串联的缓冲器。更可选地，所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路还包括依次连接于所述环形振荡器输出端降频模块及输出整形模块。更可选地，所述降频模块包括至少一级D触发器，各D触发器的数据输入端连接自身的反相输出端，各D触发器的时钟输入端连接前级D触发器的正相输入端，第一级D触发器的时钟输入端连接所述环形振荡器的输出端，最后一级D触发器的正相输出端作为所述降频模块的输出端。更可选地，所述输出整形模块包括若干级串联的缓冲器。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测方法，所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测方法至少包括：提供一SRAM版图；对所述SRAM版图进行后道布线，将所述SRAM版图中存储单元的器件连接成上述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路；基于所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路的输出信号监测单粒子效应敏感区域。可选地，所述SRAM版图中的存储单元为6管结构或8管结构。如上所述，本专利技术的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法，具有以下有益效果：本专利技术的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路及方法完全保持SRAM版图布局，只需修改后道器件的连接关系；电路为自激振荡模式，无需增加复杂的检测电路，不需使用复杂的测试系统；也不需要额外开发测试程序；可以把输出直接连接到示波器，测试的过程中可以实时监控单粒子效应敏感区域；从而方便快捷的实现SRAM单粒子翻转检测。附图说明图1显示为6TSRAM存储单元的结构示意图。图2显示为8TSRAM存储单元的结构示意图。图3显示为6TSRAM存储阵列的结构示意图。图4显示为本专利技术的基于6TSRAM存储单元阵的单粒子翻转检测电路的一种实现方式示意图。图5显示为本专利技术的基于6TSRAM存储单元阵的单粒子翻转检测电路的另一种实现方式示意图。图6显示为本专利技术的基于8TSRAM存储单元阵列的单粒子翻转检测电路的一种实现方式示意图。元件标号说明16TSRAM单元28TSRAM单元3环形振荡器31振荡环路32复位模块4传输门5输出整形模块6降频模块具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。SRAM存储芯片的前道版图是指有源区到多晶硅栅的MOS管形成的多层结构；SRAM存储芯片的后道是指从MOS管接触孔到顶层金属的连接层。SRAM容易发生单粒子翻转主要是由SRAM存储单元阵列决定的。如图1所示，以6TSRAM单元1为例，它是由两个NMOS管(PG1、PG2)连接两个首尾相连的反相器(INV1、INV2)构成(反相器需要连接电源和地线，图中未示出)，NMOS管的栅极连接字线控制信号WL，NMOS管的另一端分别连接位线信号BL以及位线反信号BLB，反相器的输出端和输出端为两个内部节点Q、QB。根据单粒子翻转失效理论可知：内部节点Q、QB以及位线信号BL、位线反信号BLB连接的有源区由于高能粒子照射可能引起电荷累积状态的变化，从而引起电位的翻转。这个翻转的瞬间很容易会被首尾相连的两个反相器锁存住，从而使得SRAM存储单元的存储信号发生逆转。如图2所示，8TSRAM单元2包括四个NMOS管(PG1、PG2、PG3、PG4)连接两个首尾相连的反相器(INV1、INV2)构成(反相器需要连接电源和地线图中未示出)，NMOS管PG1及PG2用于进行写操作，其栅极连接写字线控制信号WWL，另一端分别连接写位线信号WBL以及写位线反信号WBLB；NMOS管PG3及PG4用于进行读操作，其栅极连接读字线控制信号RWL，另一端分别连接读位线信号RBL以及读位线反信号RBLB本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于，所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路至少包括：/n由至少两个SRAM存储单元中的器件连接形成的环形振荡器；所述环形振荡器包括振荡环路及连接于所述振荡环路的复位模块。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于，所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路至少包括：
由至少两个SRAM存储单元中的器件连接形成的环形振荡器；所述环形振荡器包括振荡环路及连接于所述振荡环路的复位模块。


2.根据权利要求1所述的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于：所述振荡环路包括依次交替串联连接的N级反相器及N级MOS管，其中，N为大于1的奇数。


3.根据权利要求1所述的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于：所述振荡环路包括串联的N级反相器及连接于每两个反相器之间的一对并联MOS管，最后一级反相器的输出端连接一MOS管，其中，N为大于1的奇数。


4.根据权利要求1所述的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于：所述振荡环路包括依次交替串联连接的N级反相器及N对并联MOS管，其中，N为大于1的奇数。


5.根据权利要求1所述的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于：形成所述环形振荡器的SRAM存储单元受同一字线的控制。


6.根据权利要求1～5任意一项所述的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于：所述复位模块包括下拉MOS管及连接于所述下拉MOS管控制端的反相器。


7.根据权利要求1～5任意一项所述的基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路，其特征在于：所述基于静态随机储存单元阵列的单粒子翻转检测电路还包括依次连接于所述环形振荡器输出端的传输门及输出整形模块。


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【专利技术属性】
技术研发人员：王本艳，陈静，董业民，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31