【摘 要】
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随着集成电路制造工艺的不断发展,三维FinFET器件已经成为各大主流厂商常用工艺。然而,器件特征尺寸的缩小,引起节点电容和临界电荷的降低,使得基于FinFET工艺的静态随机存取存储器（Static Random Access Memory,SRAM）很容易受到空间辐射效应的影响而发生逻辑状态翻转等现象。尤其是当特征尺寸缩小到16nm以下时,应用于航天器件控制系统的SRAM存储器受辐射环境的影响加剧
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随着集成电路制造工艺的不断发展,三维FinFET器件已经成为各大主流厂商常用工艺。然而,器件特征尺寸的缩小,引起节点电容和临界电荷的降低,使得基于FinFET工艺的静态随机存取存储器（Static Random Access Memory,SRAM）很容易受到空间辐射效应的影响而发生逻辑状态翻转等现象。尤其是当特征尺寸缩小到16nm以下时,应用于航天器件控制系统的SRAM存储器受辐射环境的影响加剧。因此,基于FinFET工艺的SRAM存储器抗辐照加固技术研究显得非常迫切和重要。本文主要内容是基于14nm FinFET工艺的SRAM存储器抗辐照加固技术的研究。论文主要工作如下:首先,分析SRAM存储单元抗辐照机制,结合FinFET工艺器件特性,总结与归纳SRAM存储器抗辐照加固方法,为抗辐照SRAM存储器设计提供依据。其次,针对传统双互锁存存储单元（Dual Interlocked Storage Cell,DICE）在读写操作期间抗单粒子翻转效应失效问题,提出一种改进的DICEPM存储单元结构,即单端读的DICEPM单元结构。然后,根据改进型DICEPM单元结构设计了与之匹配的外围电路并对外围电路进行抗辐照加固设计。其中,通过三模冗余结构和添加Muller C单元方法分别对数据写入电路和读出电路进行抗单粒子翻转效应加固;通过在版图上添加电源环/地环的方式进行抗单粒子闩锁效应和抗总剂量效应加固。最后,对整体电路进行存储功能和抗辐照功能验证以及性能分析。本文使用SMIC 14nm FinFET器件,设计一款容量为8KBit的抗辐照SRAM存储器,整体版图面积为78173.019μm2。经仿真验证,无论在（FF、-40℃、0.88V）、（TT、25℃、0.8V）还是（SS、125℃、0.72V）工作条件下,本文设计的SRAM存储器在读写操作期间都具有良好的抗单粒子翻转功能。同时,在（TT、25℃、0.8V）工作条件下,抗辐照SRAM存储器访问时间为360ps;当工作频率为100MHz时,功耗为122.8μW,满足设计需求。
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