抗單粒子輻射效應(yīng)的dice結(jié)構(gòu)鎖存單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元，特別是涉及一種應(yīng)抗單粒子輻射效應(yīng)的 DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元。
【背景技術(shù)】
[0002] 參照?qǐng)D 1。文獻(xiàn)"T. Calin, M. Nicolaidis, and R. Velazco, "Upset Hardened Memory Design for Submicron CMOS Technology, ''IEEE Trans. Nuclear Science, vol. 43 ，no. 6, pp. 2874-2878, Dec. 1996"公開了一種DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元。該鎖存結(jié)構(gòu)由4個(gè)PMOS 晶體管PO至P3以及4個(gè)NMOS晶體管NO至N3組成。這種結(jié)構(gòu)具有四個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)X0，X1， X2，X3。當(dāng)XO節(jié)點(diǎn)至X3節(jié)點(diǎn)分別為0101時(shí)，如果在XO節(jié)點(diǎn)發(fā)生0-1翻轉(zhuǎn)，此翻轉(zhuǎn)會(huì)使NMOS 晶體管N3導(dǎo)通，于是X3節(jié)點(diǎn)發(fā)生1-0翻轉(zhuǎn)，但此翻轉(zhuǎn)不會(huì)影響Xl節(jié)點(diǎn)和X2節(jié)點(diǎn)。同樣， 如果Xl節(jié)點(diǎn)發(fā)生1-0翻轉(zhuǎn)，此翻轉(zhuǎn)會(huì)使PMOS晶體管P2導(dǎo)通，于是X2節(jié)點(diǎn)發(fā)生0-1翻轉(zhuǎn)， 但此翻轉(zhuǎn)不會(huì)影響XO節(jié)點(diǎn)和X3節(jié)點(diǎn)。于是，DICE結(jié)構(gòu)保證了對(duì)位存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)（即XO節(jié)點(diǎn) 和X2節(jié)點(diǎn)，Xl節(jié)點(diǎn)和X3節(jié)點(diǎn)）不會(huì)同時(shí)翻轉(zhuǎn)。
[0003] 但這種結(jié)構(gòu)也存在如下缺點(diǎn)：
[0004] 1).無論某個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)生0-1翻轉(zhuǎn)還是1-0翻轉(zhuǎn)，都至少影響2個(gè)節(jié)點(diǎn)，說明這種結(jié) 構(gòu)不夠穩(wěn)定。例如：當(dāng)XO節(jié)點(diǎn)至X3節(jié)點(diǎn)分別為0101時(shí)，若XO節(jié)點(diǎn)發(fā)生0-1翻轉(zhuǎn)，會(huì)使得 X3節(jié)點(diǎn)發(fā)生1-0翻轉(zhuǎn)；若Xl節(jié)點(diǎn)發(fā)生1-0翻轉(zhuǎn)，會(huì)使得X2節(jié)點(diǎn)發(fā)生0-1翻轉(zhuǎn)。
[0005] 2).功耗較大：當(dāng)XO節(jié)點(diǎn)發(fā)生0-1翻轉(zhuǎn)時(shí)，使得NMOS晶體管N3導(dǎo)通，而此時(shí)PMOS 晶體管P3原本就已經(jīng)導(dǎo)通，所以此時(shí)存在從VDD經(jīng)過NMOS晶體管N3和PMOS晶體管P3到 GND的通路，這條通路將形成較大瞬時(shí)電流。另外，在寫數(shù)據(jù)時(shí)，由于驅(qū)動(dòng)各支路NMOS晶體 管和PMOS晶體管的信號(hào)不是同一個(gè)信號(hào)，因此一旦這兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號(hào)沒有同時(shí)到達(dá)就極有 可能造成從VDD到GND的瞬時(shí)通路，引起較大的動(dòng)態(tài)功耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元?jiǎng)討B(tài)功耗大的不足，本發(fā)明提供一種抗單粒子 輻射效應(yīng)的DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元。該鎖存單元包括PMOS晶體管PO至P3和NMOS晶體管NO 至N3,還包括NMOS晶體管MNO至MN3和PMOS晶體管MPO至MP3,所述的NMOS晶體管MNO至 麗3與PMOS晶體管PO至P3互補(bǔ)，PMOS晶體管MPO至MP3與NMOS晶體管NO至N3互補(bǔ)。由 于采用插入互補(bǔ)MOS管的方法，阻斷相鄰節(jié)點(diǎn)之間的直接影響，且由于互補(bǔ)MOS管的引入， 減小了各支路中PMOS管和NMOS管同時(shí)導(dǎo)通的可能性。預(yù)期達(dá)到的效果是當(dāng)四個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 中的某一位翻轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)引起其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)，可以減小DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元的動(dòng)態(tài)功 耗。
[0007] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種抗單粒子輻射效應(yīng)的DICE結(jié) 構(gòu)鎖存單元，包括PMOS晶體管PO至P3和NMOS晶體管NO至N3,其特點(diǎn)是還包括NMOS晶體 管MNO至MN3和PMOS晶體管MPO至MP3,所述的NMOS晶體管MNO至MN3與PMOS晶體管PO 至P3互補(bǔ)，PMOS晶體管MPO至MP3與NMOS晶體管NO至N3互補(bǔ)。
[0008] PMOS晶體管PO的源極與VDD相連，PMOS晶體管PO的漏極與PMOS晶體管MPO的 源極相連，PMOS晶體管MPO的漏極與NMOS晶體管NO的漏極相連，NMOS晶體管NO的源極與 NMOS晶體管MNO的漏極相連，NMOS晶體管MNO的源極與GND相連，PMOS晶體管PO的柵極 與NMOS晶體管MNO的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MP3與NMOS晶體管N3的漏極，PMOS 晶體管MPO與NMOS晶體管NO的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MPl與NMOS晶體管Nl的 漏極。
[0009] PMOS晶體管Pl的源極與VDD相連，PMOS晶體管Pl的漏極與PMOS晶體管MPl的 源極相連，PMOS晶體管MPl的漏極與NMOS晶體管Nl的漏極相連，NMOS晶體管Nl的源極與 NMOS晶體管麗1的漏極相連，NMOS晶體管麗1的源極與GND相連，PMOS晶體管Pl的柵極 與NMOS晶體管麗1的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MPO與NMOS晶體管NO的漏極，PMOS 晶體管MPl與NMOS晶體管Nl的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MP2與NMOS晶體管N2的 漏極。
[0010] PMOS晶體管P2的源極與VDD相連，PMOS晶體管P2的漏極與PMOS晶體管MP2的 源極相連，PMOS晶體管MP2的漏極與NMOS晶體管N2的漏極相連，NMOS晶體管N2的源極與 NMOS晶體管麗2的漏極相連，NMOS晶體管麗2的源極與GND相連，PMOS晶體管P2的柵極 與NMOS晶體管麗2的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MPl與NMOS晶體管Nl的漏極，PMOS 晶體管MP2與NMOS晶體管N2的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MP3與NMOS晶體管N3的 漏極。
[0011] PMOS晶體管P3的源極與VDD相連，PMOS晶體管P3的漏極與PMOS晶體管MP3的 源極相連，PMOS晶體管MP3的漏極與NMOS晶體管N3的漏極相連，NMOS晶體管N3的源極與 NMOS晶體管麗3的漏極相連，NMOS晶體管麗3的源極與GND相連，PMOS晶體管P3的柵極 與NMOS晶體管麗3的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MP2與NMOS晶體管N2的漏極，PMOS 晶體管MP3與NMOS晶體管N3的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MPO與NMOS晶體管NO的 漏極。
[0012] -種上述抗單粒子輻射效應(yīng)的DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元，其特點(diǎn)是還包括由NMOS晶體 管MO至M3為讀寫傳輸晶體管所構(gòu)成的靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器單元。所述的NMOS晶體管MO的源 極連接數(shù)據(jù)正向讀寫端BL，NMOS晶體管MO的柵極連接至讀寫使能線WL，NMOS晶體管MO的 漏極連接至PMOS晶體管MPl和NMOS晶體管Nl的漏極。NMOS晶體管Ml的源極連接數(shù)據(jù) 反向讀寫端BLn，NMOS晶體管Ml的柵極連接至讀寫使能線WL，NMOS晶體管Ml的漏極連接 至PMOS晶體管MP2和NMOS晶體管N2的漏極。NMOS晶體管M2的源極連接數(shù)據(jù)正向讀寫 端BL，NMOS晶體管M2的柵極連接至讀寫使能線WL，NMOS晶體管M2的漏極連接至PMOS晶 體管MP3和NMOS晶體管N3的漏極。NMOS晶體管M3的源極連接數(shù)據(jù)反向讀寫端BLn，NMOS 晶體管M3的柵極連接至讀寫使能線WL，NMOS晶體管M3的漏極連接至PMOS晶體管MPO和 NMOS晶體管NO的漏極。
[0013] -種上述抗單粒子輻射效應(yīng)的DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元，其特點(diǎn)是還包括由晶體管MO 至M2為讀寫傳輸管的D鎖存器單元。所述的NMOS晶體管MO的源極連接D觸發(fā)器輸入端 DIN，NMOS晶體管MO的柵極連接至觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)CK，NMOS晶體管MO的漏極連接至PMOS 晶體管MPl和NMOS晶體管Nl的漏極。NMOS晶體管M2連接D觸發(fā)器輸入端DIN，NMOS晶 體管M2的柵極連接至觸發(fā)器時(shí)鐘信號(hào)CK，NMOS晶體管M2的漏極連接至PMOS晶體管MP3 和NMOS晶體管N3的漏極。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：該鎖存單元包括PMOS晶體管PO至P3和NMOS晶體管NO至 N3,還包括NMOS晶體管MNO至MN3和PMOS晶體管MPO至MP3,所述的NMOS晶體管MNO至 麗3與PMOS晶體管PO至P3互補(bǔ)，PMOS晶體管MPO至MP3與NMOS晶體管NO至N3互補(bǔ)。由 于采用插入互補(bǔ)MOS管的方法，阻斷相鄰節(jié)點(diǎn)之間的直接影響，且由于互補(bǔ)MOS管的引入， 減小了各支路中PMOS管和NMOS管同時(shí)導(dǎo)通的可能性。預(yù)期達(dá)到的效果是當(dāng)四個(gè)存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn) 中的某一位翻轉(zhuǎn)時(shí)不會(huì)引起其他三個(gè)節(jié)點(diǎn)的翻轉(zhuǎn)，減小了 DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元的動(dòng)態(tài)功耗。
[0015] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0016] 圖1是【背景技術(shù)】DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元的電路圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明抗單粒子輻射效應(yīng)的DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元的電路圖。
[0018] 圖3是【背景技術(shù)】DICE結(jié)構(gòu)與本發(fā)明DICE結(jié)構(gòu)在XO節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)0-1翻轉(zhuǎn)時(shí)的比較。
[0019] 圖4是【背景技術(shù)】DICE結(jié)構(gòu)與本發(fā)明DICE結(jié)構(gòu)在Xl節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)1-0翻轉(zhuǎn)時(shí)的比較。
[0020] 圖5是【背景技術(shù)】DICE結(jié)構(gòu)與本發(fā)明DICE結(jié)構(gòu)功耗的比較。
[0021] 圖6是基于改進(jìn)的DICE鎖存單元構(gòu)成的存儲(chǔ)單元。
[0022] 圖7是基于改進(jìn)的DICE鎖存單元構(gòu)成的D鎖存器。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 以下實(shí)施例參照?qǐng)D2-7。本發(fā)明抗單粒子輻射效應(yīng)的DICE結(jié)構(gòu)鎖存單元包括PMOS 晶體管PO至P3和NMOS晶體管NO至N3,還包括NMOS晶體管MNO至MN3和PMOS晶體管MPO 至MP3,所述的NMOS晶體管MNO至MN3與PMOS晶體管PO至P3互補(bǔ)，PMOS晶體管MPO至 MP3與NMOS晶體管NO至N3互補(bǔ)。
[0024] PMOS晶體管PO的源極與VDD相連，PMOS晶體管PO的漏極與PMOS晶體管MPO的 源極相連，PMOS晶體管MPO的漏極與NMOS晶體管NO的漏極相連，NMOS晶體管NO的源極與 NMOS晶體管MNO的漏極相連，NMOS晶體管MNO的源極與GND相連，PMOS晶體管PO的柵極 與NMOS晶體管MNO的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MP3與NMOS晶體管N3的漏極，PMOS 晶體管MPO與NMOS晶體管NO的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MPl與NMOS晶體管Nl的 漏極。
[0025] PMOS晶體管Pl的源極與VDD相連，PMOS晶體管Pl的漏極與PMOS晶體管MPl的 源極相連，PMOS晶體管MPl的漏極與NMOS晶體管Nl的漏極相連，NMOS晶體管Nl的源極與 NMOS晶體管麗1的漏極相連，NMOS晶體管麗1的源極與GND相連，PMOS晶體管Pl的柵極 與NMOS晶體管麗1的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MPO與NMOS晶體管NO的漏極，PMOS 晶體管MPl與NMOS晶體管Nl的柵極相連，并連接至PMOS晶體管MP2與NMOS晶體管N2的 漏極。
[0026] PMOS晶