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一种基于节点冗余技术的低功耗容忍DNU锁存器设计
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作者 施峰 张瑾 《中国集成电路》 2025年第3期50-54,共5页
随着集成电路特征尺寸不断缩减,软错误逐渐成为影响集成电路可靠性的主要威胁因素。针对这种情况,本文提出了一种基于节点冗余技术的低功耗容忍DNU锁存器设计(DNUTL)。该锁存器使用由四对反相器构成的存储单元保证数据稳定锁存,另外采... 随着集成电路特征尺寸不断缩减,软错误逐渐成为影响集成电路可靠性的主要威胁因素。针对这种情况,本文提出了一种基于节点冗余技术的低功耗容忍DNU锁存器设计(DNUTL)。该锁存器使用由四对反相器构成的存储单元保证数据稳定锁存,另外采用时钟钟控和快速通路技术有效降低了锁存器的功耗和延迟。HSPICE仿真结果显示,在相同实验条件下,与具有相同加固性能的锁存器相比,本文提出锁存器功耗平均降低70.97%,延迟平均增加18.77%,面积平均降低14.28%,PDP平均降低70.44%。 展开更多
关键词 软错误 节点冗余 单粒子翻转 多节点翻转
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一种低功耗低延迟的容忍DNU锁存器设计 被引量:2
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作者 国欣祯 杨潇 郭阳 《微电子学》 CAS 北大核心 2021年第2期203-210,共8页
随着集成电路器件特征尺寸的进一步减小,锁存器内部节点之间的距离越来越短。由于内部节点间的电荷共享效应,器件在空间辐射环境中频繁发生单粒子翻转(SEU),受影响节点由单节点扩展到双节点。文章提出了一种新型的锁存器加固结构,利用C... 随着集成电路器件特征尺寸的进一步减小,锁存器内部节点之间的距离越来越短。由于内部节点间的电荷共享效应,器件在空间辐射环境中频繁发生单粒子翻转(SEU),受影响节点由单节点扩展到双节点。文章提出了一种新型的锁存器加固结构,利用C单元固有的保持属性,实现对单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)的完全容忍。HSPICE仿真结果表明,相比于其他同类型的加固设计,所提出的锁存器功耗平均下降了34.86%,延迟平均下降了59%,功耗延迟积平均下降了67.91%。PVT分析表明,该锁存器结构对电压、温度、制造工艺的变化不敏感。 展开更多
关键词 单粒子翻转 低功耗 低延迟 双节点翻转
原文传递
一种容忍单粒子双节点翻转的锁存器设计 被引量:3
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作者 黄正峰 张阳阳 +3 位作者 李雪健 付俊超 徐秀敏 方祥圣 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第4期493-499,共7页
文章提出了一种新型的锁存器,采用双模冗余容错技术,能够同时容忍单粒子单节点翻转和单粒子双节点翻转。相比于同类型的加固设计,文中设计的结构延迟平均下降74.40%,功耗平均下降8.32%,功耗-延迟积(power-delay product,PDP)平均下降75.... 文章提出了一种新型的锁存器,采用双模冗余容错技术,能够同时容忍单粒子单节点翻转和单粒子双节点翻转。相比于同类型的加固设计,文中设计的结构延迟平均下降74.40%,功耗平均下降8.32%,功耗-延迟积(power-delay product,PDP)平均下降75.20%,面积平均减少15.76%;而且该锁存器的延迟对工艺、供电电压及温度的波动不敏感。 展开更多
关键词 软错误 单粒子翻转 单节点翻转 双节点翻转 加固锁存器 双模冗余
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基于混合三模冗余的容忍双点翻转锁存器 被引量:2
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作者 黄正峰 凤志成 +3 位作者 姚慧杰 易茂祥 欧阳一鸣 梁华国 《计算机辅助设计与图形学学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第5期968-974,共7页
随着集成电路工艺的飞速发展,电路内部节点对于高能粒子入射的敏感性急速增大,锁存器中辐射效应引起的软错误急剧增多.进入90 nm工艺以后,电荷共享导致的双点翻转已经成为影响可靠性的严重问题.为此,基于混合三模冗余机制,提出2种加固... 随着集成电路工艺的飞速发展,电路内部节点对于高能粒子入射的敏感性急速增大,锁存器中辐射效应引起的软错误急剧增多.进入90 nm工艺以后,电荷共享导致的双点翻转已经成为影响可靠性的严重问题.为此,基于混合三模冗余机制,提出2种加固锁存器结构:TMR-2D1R锁存器和TMR-1D2R锁存器.传统的三模冗余锁存器包括3个同构的D-latch和1个表决器;TMR-2D1R锁存器包括2个D-latch,1个RHM单元和1个表决器,可以部分容忍双点翻转;TMR-1D2R锁存器包括1个D-latch,2个RHM单元和1个表决器,可以完全容忍双点翻转.与相关加固锁存器进行比较的结果表明,TMR-1D2R锁存器在延迟、功耗、面积和加固性能等方面取得了较好的折中. 展开更多
关键词 软错误 双点翻转 混合三模冗余 加固锁存器
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1种能够抵抗双节点翻转的锁存器设计 被引量:1
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作者 徐江涛 李新伟 +1 位作者 闫茜 高志远 《南开大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期33-38,共6页
提出了1种可以抵抗双节点翻转的锁存器.该锁存器的反馈回路由保护门、延迟单元以及3选2多数表决器构成.保护门的输出送入表决器进行表决,表决之后的值经过延迟单元之后再反馈给保护门.分析和仿真表明,当单粒子翻转的维持时间小于500 ps... 提出了1种可以抵抗双节点翻转的锁存器.该锁存器的反馈回路由保护门、延迟单元以及3选2多数表决器构成.保护门的输出送入表决器进行表决,表决之后的值经过延迟单元之后再反馈给保护门.分析和仿真表明,当单粒子翻转的维持时间小于500 ps时,这种结构不仅可以抵抗双节点翻转,还能抵抗部分3节点翻转以及输入端口的单粒子瞬态.在0.18μm CMOS工艺下,锁存器的面积为186.12μm2,在时钟转换时间和数据转换时间都为0.008~1.5 ns时,锁存器的建立时间为1.165 63~1.328 71 ns.此外,用这种锁存器实现了1套标准单元库,并在此基础上设计了1种序列检测器电路,其面积和动态功耗分别是用3模冗余方法的83.06%和41.99%,是用5模冗余方法的53.99%和25.19%. 展开更多
关键词 锁存器 双节点翻转 建立时间 面积 动态功耗
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一种高性能低功耗的双节点翻转加固锁存器 被引量:4
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作者 黄正峰 姚慧杰 +1 位作者 李先东 王敏 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第12期1649-1654,共6页
随着半导体工艺尺寸的发展,时钟频率越来越高,临界电荷变得越来越小,电路节点之间的电荷共享效应变得愈加严重,因此导致多节点翻转(multiple node upsets,MNU)的几率变大。为了解决MNU的问题,文章提出了一种高性能低功耗的双节点翻转加... 随着半导体工艺尺寸的发展,时钟频率越来越高,临界电荷变得越来越小,电路节点之间的电荷共享效应变得愈加严重,因此导致多节点翻转(multiple node upsets,MNU)的几率变大。为了解决MNU的问题,文章提出了一种高性能低功耗的双节点翻转加固锁存器(HLDRL),当受到单粒子效应影响时,具有单节点翻转(single node upset,SNU)和双节点翻转(double node upsets,DNU)的自恢复能力。该锁存器由18个异构输入反相器组成,仿真实验结果显示该锁存器具有优良的容错性能,可以实现DNU的完全自恢复,而且对高阻态不敏感。与其他容忍DNU的锁存器相比,该锁存器具有较小的开销,延迟和功耗延迟积分别减小了46.83%和45.85%。 展开更多
关键词 软错误 单节点翻转(SNU) 双节点翻转(dnu) 高阻态 异构输入反相器
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低功耗容软错误的65 nm CMOS 12管SRAM单元 被引量:1
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作者 黄正峰 吴明 +6 位作者 国欣祯 戚昊琛 易茂祥 梁华国 倪天明 欧阳一鸣 鲁迎春 《微电子学》 CAS 北大核心 2019年第6期765-771,共7页
提出了一种具有软错误自恢复能力的12管SRAM单元。该单元省去了专用的存取管,具有高鲁棒性、低功耗的优点。在65 nm CMOS工艺下,该结构能够完全容忍单点翻转,容忍双点翻转的比例是64.29%,与DICE加固单元相比,双点翻转率降低了30.96%。与... 提出了一种具有软错误自恢复能力的12管SRAM单元。该单元省去了专用的存取管,具有高鲁棒性、低功耗的优点。在65 nm CMOS工艺下,该结构能够完全容忍单点翻转,容忍双点翻转的比例是64.29%,与DICE加固单元相比,双点翻转率降低了30.96%。与DICE、Quatro等相关SRAM加固单元相比,该SRAM单元的读操作电流平均下降了77.91%,动态功耗平均下降了60.21%,静态电流平均下降了44.60%,亚阈值泄漏电流平均下降了27.49%,适用于低功耗场合。 展开更多
关键词 抗辐射加固设计 单粒子效应 软错误鲁棒性 双点翻转
原文传递
两种面向宇航应用的高可靠性抗辐射加固技术静态随机存储器单元 被引量:1
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作者 闫爱斌 李坤 +2 位作者 黄正峰 倪天明 徐辉 《电子与信息学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期4072-4080,共9页
CMOS尺寸的大幅缩小引发电路可靠性问题。该文介绍了两种高可靠的基于设计的抗辐射加固(RHBD)10T和12T抗辐射加固技术(SRAM)单元,它们可以防护单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)。10T单元主要由两个交叉耦合的输入分离反相器组成,该单... CMOS尺寸的大幅缩小引发电路可靠性问题。该文介绍了两种高可靠的基于设计的抗辐射加固(RHBD)10T和12T抗辐射加固技术(SRAM)单元,它们可以防护单节点翻转(SNU)和双节点翻转(DNU)。10T单元主要由两个交叉耦合的输入分离反相器组成,该单元可以通过其内部节点之间的反馈机制稳定地保持存储的值。由于仅使用少量晶体管,因此其在面积和功耗方面开销也较低。基于10T单元,提出了使用4个并行存取访问管的12T单元。与10T单元相比,12T单元的读/写访问时间更短,且具有相同的容错能力。仿真结果表明,所提单元可以从任意SNU和部分DNU中恢复。此外,与先进的加固SRAM单元相比,所提RHBD 12T单元平均可以节省16.8%的写访问时间、56.4%的读访问时间和10.2%的功耗,而平均牺牲了5.32%的硅面积。 展开更多
关键词 CMOS 静态随机存储器单元 抗辐射加固 单节点翻转 双节点翻转
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一种单粒子效应加固输入接口电路的设计 被引量:1
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作者 关晓明 方健 +1 位作者 赖荣兴 罗云钟 《太赫兹科学与电子信息学报》 2021年第2期338-341,346,共5页
提出一种新颖的单粒子效应加固输入接口电路,采用组合逻辑延迟后运算处理的方案。该电路基于华润上华600 V BCD 0.8μm工艺进行电路设计和流片,并在中科院国家空间科学中心完成单粒子辐照测试。仿真测试结果表明,提出的输入接口电路可... 提出一种新颖的单粒子效应加固输入接口电路,采用组合逻辑延迟后运算处理的方案。该电路基于华润上华600 V BCD 0.8μm工艺进行电路设计和流片,并在中科院国家空间科学中心完成单粒子辐照测试。仿真测试结果表明,提出的输入接口电路可以有效免疫线性能量传递值(LET)在80 MeV·cm2/mg以下单粒子翻转(SEU)事件,特别是对多个节点同时发生单粒子翻转事件的情况,提出的电路抗单粒子翻转可靠性较高。 展开更多
关键词 单粒子效应 单粒子翻转 双节点翻转 组合逻辑运算
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基于容忍单粒子效应的集成电路加固方法研究
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作者 徐亚伟 《四川理工学院学报(自然科学版)》 CAS 2018年第4期29-35,共7页
针对现有容忍单粒子效应的锁存器结构无法同时容忍单粒子翻转(SEU)、单粒子瞬态(SET),以及未考虑电荷共享导致的双节点翻转(DNU)问题,提出一种高可靠性的同时容忍SEU、SET和DNU的锁存器加固结构SRDT-SET。基于空间和时间冗余原理,该锁... 针对现有容忍单粒子效应的锁存器结构无法同时容忍单粒子翻转(SEU)、单粒子瞬态(SET),以及未考虑电荷共享导致的双节点翻转(DNU)问题,提出一种高可靠性的同时容忍SEU、SET和DNU的锁存器加固结构SRDT-SET。基于空间和时间冗余原理,该锁存器结构采用了多个输入分离的施密特触发器来构建高可靠性数据存储反馈环,同时内嵌多个施密特触发器。HSPICE仿真结果表明,SRDT-SET锁存器结构能够从SEU中在线自恢复,容忍的SET脉冲宽度更宽,并且能够有效容忍DNU,功耗-延迟综合开销不大,有效增强了SET脉冲的过滤能力。 展开更多
关键词 单粒子效应 单粒子翻转 单粒子瞬态 双节点翻转 锁存器加固 电路可靠性
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