專利名稱：基于三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器、加固方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微電子集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器及對其進(jìn)行加固的方法。
背景技術(shù)：
可編程只讀存儲(chǔ)器(PROM)由于其穩(wěn)定的可靠性，廣泛應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域。宇航環(huán)境中存在大量的高能帶電離子，這些高能帶電離子能夠使半導(dǎo)體器件發(fā)生單粒子效應(yīng)，從而影響到器件的可靠性。單粒子效應(yīng)是指輻射中的高能帶電離子在穿過電子器件敏感區(qū)時(shí)，能量沉積，產(chǎn)生大量的電子-空穴對，并在漂移過程中分別被N區(qū)和P區(qū)所收集，從而產(chǎn)生瞬態(tài)脈沖，影響到敏感器件的狀態(tài)。PROM中存儲(chǔ)單元、靈敏放大器、邏輯電路都容易受到單粒子效應(yīng)的影響，使PROM應(yīng)用時(shí)輸出錯(cuò)誤數(shù)據(jù)。PROM存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)由譯碼電路WL、存儲(chǔ)單元、靈敏放大器、邏輯電路及輸出緩沖組成(如圖1 (a)所示)。在航空應(yīng)用環(huán)境中，存在大量的高能帶電離子，PROM存儲(chǔ)單元一般具備防單粒子特點(diǎn)，但是隨著工藝尺寸縮小，外圍邏輯電路加固更加困難；PROM中存儲(chǔ)單元在離子的重?fù)粝氯菀壮霈F(xiàn)數(shù)據(jù)檢測錯(cuò)誤的情況發(fā)生(如圖1 (b)所示)，從而影響PROM的讀取數(shù)據(jù)；PR0M中靈敏放大器對輻照環(huán)境相當(dāng)敏感，在離子的重?fù)粝聵O易出現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測錯(cuò)誤的情況發(fā)生(如圖1 (c)所示)，從而影響PROM的讀取數(shù)據(jù)；PR0M中邏輯電路，由于離子注入時(shí)會(huì)產(chǎn)生瞬態(tài)的脈沖，從而影響到邏輯電路的邏輯狀態(tài)，使PROM讀取狀態(tài)出錯(cuò)(如圖1Cd)所示)?？梢娙绻粚ROM進(jìn)行輻照加固處理，PROM存儲(chǔ)器在輻射環(huán)境中的可靠性會(huì)大打折扣。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明實(shí)施例 的目的在于提供一種基于三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器，旨在解決現(xiàn)有的PROM存儲(chǔ)器對輻照環(huán)境很敏感導(dǎo)致在離子的重?fù)粝聵O易出現(xiàn)數(shù)據(jù)檢測錯(cuò)誤的問題。本發(fā)明提供了一種基于三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器，包括表決器，分別連接在表決器輸入端的三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路，以及連接在所述表決器輸出端的輸出緩沖模塊；工作時(shí)，當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路中的一個(gè)或兩個(gè)通路受到重離子轟擊時(shí)，輸出緩沖模塊的輸出正常。更進(jìn)一步地，依次連接的譯碼電路、存儲(chǔ)單元、靈敏放大器和邏輯電路構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路。本發(fā)明還提供了一種對上述的存儲(chǔ)器進(jìn)行加固的方法，包括下述步驟:當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路的任意一個(gè)通路中的存儲(chǔ)單元受到重離子轟擊時(shí)，所述存儲(chǔ)單元輸出位線發(fā)生翻轉(zhuǎn)使得靈敏放大器的輸出和邏輯電路的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；另外兩個(gè)通路的輸出均正常使得所述存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)正常；當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路的任意一個(gè)通路中的靈敏放大器受到重離子轟擊時(shí)，所述靈敏放大器的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)使得邏輯電路的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；另外兩個(gè)通路的輸出均正常使得所述存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)正常；當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路的任意一個(gè)通路中的邏輯電路受到重離子轟擊時(shí)，所述邏輯電路的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，另外兩個(gè)通路的輸出均正常使得所述存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)正常。本發(fā)明提供的存儲(chǔ)器采用三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)以減弱PROM對于輻照的敏感度，提高PROM應(yīng)用的可靠性；在輻射環(huán)境中受到輻照的影響被削弱，PROM器件對單粒子效應(yīng)的敏感度降低，提高了 PROM在輻射環(huán)境下的可靠性。


圖1 (a)是現(xiàn)有技術(shù)提供的PROM存儲(chǔ)器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖1 (b)是現(xiàn)有技術(shù)提供的PROM存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)單元受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖；圖1 (C)是現(xiàn)有技術(shù)提供的PROM存儲(chǔ)器中靈敏放大器受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖；圖1 (d)是現(xiàn)有技術(shù)提供的PROM存儲(chǔ)器中邏輯電路受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器的模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)單元受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器的靈敏放大器受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器的邏輯電路受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器的靈敏放大器和靈敏放大器同時(shí)受到重離子轟擊時(shí)PROM輸出數(shù)據(jù)情況圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。圖2示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器的模塊結(jié)構(gòu)，為了便于說明，僅示出了與本發(fā)明實(shí)施例相關(guān)的部分，詳述如下:基于三模冗余加固單粒子的存儲(chǔ)器包括譯碼電路、存儲(chǔ)單元、靈敏放大器、邏輯電路、表決器和輸出緩沖電路；譯碼電路1、譯碼電路2及譯碼電路3的三路數(shù)據(jù)端WL0、WL1、WL2分別接到存儲(chǔ)單元1、存儲(chǔ)單元2及存儲(chǔ)單元3 ;存儲(chǔ)單元I的位線BLO接靈敏放大器I ;靈敏放大器I的輸出端QO接邏輯電路I ;邏輯電路I的輸出端DO接表決器模塊。同樣的，存儲(chǔ)單元2的位線BLl接靈敏放大器2 ;靈敏放大器2的輸出端QO接邏輯電路2 ;邏輯電路2的輸出端DO接表決器模塊。存儲(chǔ)單元3的位線BL2接靈敏放大器3 ;靈敏放大器3的輸出端Q2接邏輯電路3 ;邏輯電路3的輸出端DO接表決器模塊；表決器的輸出端D與輸出緩沖模塊連接。輸出緩沖模塊輸出PROM的數(shù)據(jù)Dout。其中譯碼電路1、存儲(chǔ)單元1、靈敏放大器I和邏輯電路I組成第一個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路，譯碼電路2、存儲(chǔ)單元2、靈敏放大器2和邏輯電路2組成第二個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路，譯碼電路3、存儲(chǔ)單元3、靈敏放大器3和邏輯電路3組成第三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路。三個(gè)通路最終通過表決器產(chǎn)生輸出，送到輸出緩沖模塊。本發(fā)明提供的存儲(chǔ)器采用三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)以減弱PROM對于輻照的敏感度，提高PROM應(yīng)用的可靠性；在輻射環(huán)境中受到輻照的影響被削弱，PROM器件對單粒子效應(yīng)的敏感度降低，提高了 PROM在輻射環(huán)境下的可靠性。為了更進(jìn)一步的說明本發(fā)明實(shí)施例提供的存儲(chǔ)器，參照圖3至圖6并結(jié)合具體的實(shí)施方案對本發(fā)明作一些詳細(xì)的闡述。本發(fā)明采用三模冗余加固單粒子效應(yīng)的PROM存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)包括譯碼電路、存儲(chǔ)單元、靈敏放大器、邏輯電路、表決器和輸出緩沖模塊如圖5。由于存儲(chǔ)單元、靈敏放大器、邏輯電路在輻射環(huán)境中容易受到影響，從而采用三路完全相同的通路來構(gòu)成三模冗余，降低輻照產(chǎn)生的影響。譯碼電路1、存儲(chǔ)單元1、靈敏放大器I和邏輯電路I組成第一個(gè)通路。譯碼電路2、存儲(chǔ)單元2、靈敏放大器2和邏輯電路2組成第二個(gè)通路。譯碼電路3、存儲(chǔ)單元
3、靈敏放大器3和邏輯電路3組成第三個(gè)通路。利用本發(fā)明三模冗余加固后，對第三個(gè)通路中的存儲(chǔ)單元3進(jìn)行重離子轟擊，存儲(chǔ)單元3輸出BL2發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而靈敏放大器3 輸出Q2和邏輯電路輸出D2發(fā)生翻轉(zhuǎn)。但是另外兩個(gè)通路DO、Dl輸出正常，最終PROM輸出數(shù)據(jù)Dout正常。利用本發(fā)明三模冗余加固后，對第三個(gè)通路中的靈敏放大器3進(jìn)行重離子轟擊，靈敏放大器3輸出Q2發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而邏輯電路輸出D2發(fā)生翻轉(zhuǎn)。但是另外兩個(gè)通路DO、Dl輸出正常，最終PROM輸出數(shù)據(jù)Dout正常。利用本發(fā)明三模冗余加固后，對第三個(gè)通路中的邏輯電路3進(jìn)行重離子轟擊，邏輯電路3輸出D2發(fā)生翻轉(zhuǎn)。但是另外兩個(gè)通路D0、D1輸出正常，最終PROM輸出數(shù)據(jù)Dout正常。利用同樣方法可驗(yàn)證:第一、二、三通路中，如果只有第一通路受到重離子轟擊而第二、三通路沒有受到轟擊，PROM輸出正常；如果只有第二通路受到重離子轟擊而第一、三通路沒有受到轟擊，PROM輸出正常。利用本發(fā)明三模冗余加固后，對第二、三個(gè)通路中的靈敏放大器2和靈敏放大器3同時(shí)進(jìn)行重離子轟擊，靈敏放大器2和靈敏放大器3的輸出Q2、Q3發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而邏輯電路
2、邏輯電路3的狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，從而導(dǎo)致PROM輸出數(shù)據(jù)Dout出錯(cuò)。利用同樣方法可驗(yàn)證:第一、二、三通路中，只有滿足同時(shí)有兩個(gè)通路或三個(gè)通路問時(shí)受到重尚子轟擊，PROM輸出才會(huì)出錯(cuò)。在航空輻射環(huán)境中，PROM同時(shí)受到兩路或兩路以上的高能粒子轟擊發(fā)生狀態(tài)翻轉(zhuǎn)概率很小，而本發(fā)明又能對單路受到高能粒子轟擊有免疫效果。結(jié)合上述論證結(jié)果，本發(fā)明利用三模冗余加固實(shí)現(xiàn)的PROM對輻照敏感度降低，在輻射環(huán)境中可靠性得到提高，達(dá)到本發(fā)明的目的。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種基于三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器，其特征在于，包括表決器，分別連接在表決器輸入端的三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路，以及連接在所述表決器輸出端的輸出緩沖模塊；工作時(shí)，當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路中的一個(gè)或兩個(gè)通路受到重離子轟擊時(shí)，輸出緩沖模塊的輸出正常。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器，其特征在于，依次連接的譯碼電路、存儲(chǔ)單元、靈敏放大器和邏輯電路構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路。
3.一種對權(quán)利要求1-2任一項(xiàng)所述的存儲(chǔ)器進(jìn)行加固的方法，其特征在于，包括下述步驟: 當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路的任意一個(gè)通路中的存儲(chǔ)單元受到重離子轟擊時(shí)，所述存儲(chǔ)單元輸出位線發(fā)生翻轉(zhuǎn)使得靈敏放大器的輸出和邏輯電路的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；另外兩個(gè)通路的輸出均正常使得所述存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)正常； 當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路的任意一個(gè)通路中的靈敏放大器受到重離子轟擊時(shí)，所述靈敏放大器的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)使得邏輯電路的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)；另外兩個(gè)通路的輸出均正常使得所述存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)正常； 當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路的任意一個(gè)通路中的邏輯電路受到重離子轟擊時(shí)，所述邏輯電路的輸出發(fā)生翻轉(zhuǎn)，另外兩個(gè)通路的輸出均正常使得所述存儲(chǔ)器的輸出數(shù)據(jù)正常。
全文摘要
本發(fā)明適用于微電子集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)的存儲(chǔ)器，包括表決器，分別連接在表決器輸入端的三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路，以及連接在所述表決器輸出端的輸出緩沖模塊；工作時(shí)，當(dāng)三個(gè)數(shù)據(jù)輸出通路中的一個(gè)或兩個(gè)通路受到重離子轟擊時(shí)，輸出緩沖模塊的輸出正常。本發(fā)明提供的存儲(chǔ)器采用三模冗余加固單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)以減弱PROM對于輻照的敏感度，提高PROM應(yīng)用的可靠性；在輻射環(huán)境中受到輻照的影響被削弱，PROM器件對單粒子效應(yīng)的敏感度降低，提高了PROM在輻射環(huán)境下的可靠性。
文檔編號G11C29/00GK103236271SQ20131010087
公開日2013年8月7日 申請日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者鄧玉良, 盧國新, 李洛宇, 孫博文, 羅春華, 李孝遠(yuǎn) 申請人:深圳市國微電子有限公司