一种基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元制造技术

本发明专利技术公开了一种基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元，包括4个NMOS晶体管和8个PMOS晶体管；内部存储节点I2和I3由P2和P3交叉耦合，外部存储节点I1和I4由N1和N2交叉耦合；P1和P4作为上拉管，P1和P4对I2和I3进行加固，I2和I3全部由PMOS晶体管包围，这构成了极性加固结构；I2通过P7连接到第BLB，I3通过P8连接到BL，I1通过N3连接到BL，I4通过N4连接到BLB，N3和N4由WL控制，P7和P8由WWL控制。本发明专利技术能够提高SRAM存储单元的抗单粒子翻转能力，而且可以在牺牲较小单元面积的情况下大幅提高SRAM存储单元写速度，降低了SRAM存储单元的功耗。降低了SRAM存储单元的功耗。降低了SRAM存储单元的功耗。

【技术实现步骤摘要】
一种基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元


[0001]本专利技术涉及SRAM(Static Random Access Memory，中文为静态随机存储器)
，尤其涉及一种基于极性加固技术的12T(12T是指12个CMOS管)抗辐照SRAM存储单元，它是一种可以提高存储单元写速度和提高单元抗单粒子翻转(Single Event Upset，SEU)能力的单元电路结构，以下简称RHMC
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12T。

技术介绍

[0002]随着集成电路产业的快速发展，静态随机存储器已经成为高性能集成电路(IC)的关键组成部分。在航天电子设备中，集成电路芯片几乎是不可缺少的部件，而航天电子设备往往处于空间辐射环境中，一旦来自宇宙射线的高能粒子撞击存储单元的一个敏感节点，偶尔就会造成暂时的单粒子翻转(SEU)。同时，SRAM单元的存储节点电容随着总面积的减小而减小，而电源电压随着技术发展而降低，这减少了存储节点的电荷，因此高能粒子(高能量粒子(如中子)存在于宇宙射线和射线粒子中)的影响容易导致SEU的混乱。当高能粒子穿过硅基板时，会产生少数载流子(电子和空穴对)，这些载流子在源极或漏极扩散处被收集和积累，在敏感节点处产生电压瞬变。如果累积的电量大于敏感节点上的电量，则会改变敏感存储节点上的数据。
[0003]为解决SRAM单元的SEU的影响，提高存储单元抗SEU的能力，现有技术中主要包括以下几种方案：
[0004](1)如图1所示的电路是Shah M.Jahinuzzamandeng和David J.Rennie在2009年提出的一种Soft Error Tolerant 10T SRAM BitCell(QUATRO 10T)电路，它由四个PMOS晶体管和六个NMOS晶体管构成，其中有两个NOMS晶体管作为传输晶体管；该电路的写能力较差，写延迟较高，在高频下写失败率较大。
[0005](2)如图2所示的电路是基本的6T SRAM存储单元，它由两个PMOS晶体管和四个NMOS晶体管构成；该存储单元所使用的晶体管数量最少，因此具有最小的面积，但该电路不具备任何的抗单节点翻转的能力。
[0006](3)如图3所示的电路是Soumitra Pal在2021年提出的一种soft
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error
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aware
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14T(SEA14T)电路，它是由六个PMOS晶体管和八个NMOS晶体管组成，其中两个NMOS晶体管作为传输晶体管；它虽具有较好的抗SEU能力，但电路消耗的面积较大且写数据延迟较高。
[0007](4)如图4所示的电路是Aibin Yan在2019年提出的Quadruple Cross
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Coupled Memory(QCCM12T)电路，它使用四个存取晶体管，具有较低的读写存取时间，能较好的容忍单节点翻转和少数双节点对翻转，但该电路具有较大的静态功耗。
[0008](5)如图5所示的电路是Soumitra Pal在2021年提出的一种soft
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error resilient read decoupled 12T(SRRD12T)电路，它是由八个PMOS晶体管和四个NMOS晶体管组成的，其中两个NMOS晶体管和两个PMOS晶体管作为传输晶体管，它虽然具有较低的写延迟，但其读延迟较高。
[0009]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是提供了一种基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元，以解决现有技术中存在的上述技术问题。本专利技术不仅能够提高SRAM存储单元的抗单粒子翻转能力，而且可以在牺牲较小单元面积的情况下大幅提高SRAM存储单元写速度，降低了SRAM存储单元功耗。
[0011]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0012]一种基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元，包括4个NMOS晶体管和8个PMOS晶体管，这4个NMOS晶体管分别定义为N1、N2、N3、N4；这8个PMOS晶体管分别定义为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8；内部存储节点I2和内部存储节点I3由PMOS晶体管P2和PMOS晶体管P3交叉耦合，外部存储节点I1和外部存储节点I4由NMOS晶体管N1和NMOS晶体管N2交叉耦合；PMOS晶体管P1和PMOS晶体管P4作为上拉管，NMOS晶体管N1和NMOS晶体管N2作为下拉管；PMOS晶体管P1和PMOS晶体管P4对内部存储节点I2和内部存储节点I3进行加固，内部存储节点I2和内部存储节点I3全部由PMOS晶体管包围，这构成了极性加固结构；内部存储节点I2通过PMOS晶体管P7连接到第二位线BLB，内部存储节点I3通过PMOS晶体管P8连接到第一位线BL，外部存储节点I1通过NMOS晶体管N3连接到第一位线BL，外部存储节点I4通过NMOS晶体管N4连接到第二位线BLB，NMOS晶体管N3和NMOS晶体管N4由第一字线WL控制，PMOS晶体管P7和PMOS晶体管P8由第二字线WWL控制。
[0013]优选地，PMOS晶体管P2的漏极与PMOS晶体管P3的栅极、PMOS晶体管P5的源极电连接于内部存储节点I2，PMOS晶体管P5的漏极接地，PMOS晶体管P3的漏极与PMOS晶体管P2的栅极、PMOS晶体管P6的源极电连接于内部存储节点I3，PMOS晶体管P6的漏极接地；NMOS晶体管N1的漏极与NMOS晶体管N2的栅极、PMOS晶体管P6的栅极电连接于外部存储节点I1，NMOS晶体管N1的源极接地，NMOS晶体管N2的漏极与NMOS晶体管N1的栅极、PMOS晶体管P5的栅极电连接于外部存储节点I4，NMOS晶体管N2的源极接地；PMOS晶体管P1的源极接电压VDD，PMOS晶体管P1的栅极与内部存储节点I2电连接，PMOS晶体管P1的漏极与外部存储节点I1、PMOS晶体管P3的源极电连接；PMOS晶体管P4的源极接电压VDD，PMOS晶体管P4的栅极与内部存储节点I3电连接，PMOS晶体管P4的漏极与外部存储节点I4、PMOS晶体管P2的源极电连接；
[0014]PMOS晶体管P7的漏极与内部存储节点I2电连接，PMOS晶体管P7的源极与第二位线BLB电连接，PMOS晶体管P7的栅极与第二字线WWL电连接；PMOS晶体管P8的漏极与内部存储节点I3电连接，PMOS晶体管P8的源极与第一位线BL电连接，PMOS晶体管P8的栅极与第二字线WWL电连接；
[0015]NMOS晶体管N3的漏极与外部存储节点I1电连接，NMOS晶体管N3的源极与第一位线BL电连接，NMOS晶体管N3的栅极与第一字线WL电连接；NMOS晶体管N4的漏极与外部存储节点I4电连接，NMOS晶体管N4的源极与第二位线BLB电连接，NMOS晶体管N4的栅极与第一字线WL电连接。
[0016]优选地，所有NMOS晶体管和所有PMOS晶体管的栅长均为65nm；PMOS晶体管P1和PMOS晶体管P4的栅宽为42本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元，其特征在于，包括4个NMOS晶体管和8个PMOS晶体管，这4个NMOS晶体管分别定义为N1、N2、N3、N4；这8个PMOS晶体管分别定义为P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8；内部存储节点I2和内部存储节点I3由PMOS晶体管P2和PMOS晶体管P3交叉耦合，外部存储节点I1和外部存储节点I4由NMOS晶体管N1和NMOS晶体管N2交叉耦合；PMOS晶体管P1和PMOS晶体管P4作为上拉管，NMOS晶体管N1和NMOS晶体管N2作为下拉管；PMOS晶体管P1和PMOS晶体管P4对内部存储节点I2和内部存储节点I3进行加固，内部存储节点I2和内部存储节点I3全部由PMOS晶体管包围，这构成了极性加固结构；内部存储节点I2通过PMOS晶体管P7连接到第二位线BLB，内部存储节点I3通过PMOS晶体管P8连接到第一位线BL，外部存储节点I1通过NMOS晶体管N3连接到第一位线BL，外部存储节点I4通过NMOS晶体管N4连接到第二位线BLB，NMOS晶体管N3和NMOS晶体管N4由第一字线WL控制，PMOS晶体管P7和PMOS晶体管P8由第二字线WWL控制。2.根据权利要求1所述的基于极性加固技术的12T抗辐照SRAM存储单元，其特征在于，PMOS晶体管P2的漏极与PMOS晶体管P3的栅极、PMOS晶体管P5的源极电连接于内部存储节点I2，PMOS晶体管P5的漏极接地，PMOS晶体管P3的漏极与PMOS晶体管P2的栅极、PMOS晶体管P6的源极电连接于内部存储节点I3，PMOS晶体管P6的漏极接地；NMOS晶体管N1的漏极与NMOS晶体管N2的栅极、PMOS晶体管P6的栅极电连接于外部存储节点I1，NMOS晶体管N1的源极接地，NMOS晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵强，李正亚，高珊，郝礼才，彭春雨，卢文娟，吴秀龙，蔺智挺，陈军宁，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：