集成电路工艺水平的发展使得特征尺寸减小、临界电荷量变低,电路很容易受到外界影响而产生故障。不论是宇宙太空中,还是我们赖以生存的大气层中,都存在着影响集成电路可靠性的辐射粒子。高能辐射粒子撞击器件的灵敏区,会使其发生电离效应,产生高密度的电子空穴对,影响电路稳定性。辐射造成的错误分为软错误和硬错误,硬错误是永久性损伤,而软错误是瞬时错误,对器件本身没有损伤,可以恢复。本文主要研究晶体管级和逻辑级的数字集成电路软错误防护方法。首先,针对几种国内外已有的晶体管和逻辑级容错技术进行探究,对各种容错电路结构进行原理分析和电路仿真,并验证其软错误防护性能。接着,本文提出了一种晶体管级的软错误防护方案——开关型冗余加固脉冲触发器,同样对它进行电路仿真与容错验证。由仿真结果可知,此触发器具有良好的容错性能,能够防护大部分关键节点发生的软错误。最后,本文采用层次化的全定制设计方法,对开关型冗余加固脉冲触发器进行投片与测试,以验证它的基本功能与软错误防护性能。本文的创新点在于提出了开关型冗余加固脉冲触发器结构。此触发器以一定的面积代价换取软错误防护性能的提高。本文首先提出了开关型脉冲触发器结构,此脉冲触发器的晶体管数目较少,并且由于是脉冲触发器,因此它的时钟负载较小。在开关型脉冲触发器的基础上,增加部分冗余电路,并结合C单元,设计出具有软错误防护功能的脉冲触发器。冗余电路的增加使得开关型冗余加固脉冲触发器晶体管数目增多,相比于标准单元,付出了一定的面积代价。本文的不足之处在于只对样片进行了基本功能测试,由于条件原因,辐照实验未能完成。但是从原理分析以及电路仿真结果来看,此触发器具有较好的软错误防护性能,能够防护大部分关键节点的软错误。开关型冗余加固脉冲触发器以部分面积代价换取良好的容错性能。相比于标准单元,它的面积增加了69%,功耗也会相应的增加。但是对于可靠性要求较高的集成电路来说,以部分面积和功耗代价来换取性能的稳定是很值得的。而且,与传统的软错误防护技术相比,该触发器所付出的面积代价较小,并且不需要浪费额外的时钟周期,可行性较强。