П.В. СТЕПАНОВ Научный руководитель – В.Я. СТЕНИН, д.т.н., профессор

Реклама
П.В. СТЕПАНОВ
Научный руководитель – В.Я. СТЕНИН, д.т.н., профессор
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
НИИ системных исследований РАН
ВЛИЯНИЕ ПРОХОДНЫХ КЛЮЧЕЙ НА
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ ЯЧЕЙКИ ПАМЯТИ DICE
Проведен анализ влияния проходных двунаправленных ключей
сбоеустойчивость КМОП ячейки памяти DICE с проектной нормой 28 нм.
на
В режимах чтения и записи в блоках ОЗУ на линиях данных открытой
ячейки памяти стоят закрытые двунаправленные проходные ключи.
На рис. 1 приведена схема КМОП ячейки памяти DICE[1] и проходных
ключей. Возникновение импульса тока на выходе ключа при достаточной
его амплитуде приводит к сбою открытой для чтения ячейки памяти.
UDD
Q11
KлA
KлB
UDD
A
C
K1
K2
UDD
Q21
Q12
UDD
B
D
K3
KлC
KлD
Q22
K4
Рис. 1.
Моделировалось
воздействие
импульса
тока
IФ(t)
двухэкспоненциальной формы[1] с постоянными времени нарастания
τН = 2.5 пс и спада τСП = 5 пс. Моделирование проведено в симуляторе
Spectre САПР Cadence для структур по объёмной КМОП технологии с
проектной нормой 28 нм с длиной канала 35 нм по моделям mac при
напряжении питания 0.9 В и температуре +25˚C. Ширина канала
транзисторов ячейки WN = 170 нм, WP = 115 нм; транзисторов ключей
WN = 590 нм, WP = 400 нм. Выходные узлы ячейки обозначены как ABCD.
Влияния
конструктивных
связей
отражено
емкостями
узлов
СУЗЛА.ДОП = 0.5 фФ. Моделирование проведено с учетом емкости линии
данных массива ячеек СBL = 1 фФ, так и отдельной ячейки при СBL = 0 фФ.
На рис. 2 приведены критические характеристики, разделяющие
области устойчивости (слева) и сбоя состояния ячейки (справа от кривой)
при одновременном воздействия импульсов тока на ключи узлов АС (одно
семейство зависимостей на рис. 2) или ключи узлов BD (второе семейство
зависимостей) в исходном состоянии узлов ABCD1010.
QКл.А.КР, фКл
4
3
A
C
2
CBL =1 фФ
CBL =0
1
AD
0
0
1
2
3
4
QКлС, QКлD, фКл
Рис. 2.
Сбои при одиночных воздействиях на проходные ключи ячейки одного
из узлов не зарегистрированы, что объясняется устойчивостью триггера
DICE к одиночным воздействиям на узлы. Воздействие на ключи Кл.B и
Кл.D не приводит к сбою ячейки памяти, поскольку NМОП транзисторы
выборки препятствуют распространению помехи положительной
полярности к узлам B и D в состоянии логического “0”. Воздействие на
ключи Кл.А и Кл.B также не приводит к сбою, так как в состоянии
AB1010 узлы AB триггера не подвержены сбою [2]. Увеличение емкости
линии данных CBL снижает чувствительность ячейки к помехам.
Работа проводилась в рамках гранта РФФИ № 12-07-31040 “Разработка
методов и средств повышения сбоеустойчивости элементов суб-100 нм
КМОП СБИС СОЗУ”.
Список литературы
1.
2.
Nicolaidis M. Soft errors in modern electronic systems. New York: Springer. 2011. 316 p.
Стенин В.Я., Катунин Ю.В., Степанов П.В. Особенности проектирования DICE
элементов 65-нм КМОП статических запоминающих устройств с учетом эффекта
кратного воздействия отдельных ядерных частиц// Вестник НИЯУ МИФИ. 2013. Т. 2.
№3. С. 363−370.
Скачать