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抗单粒子翻转的低功耗锁存器设计

梁华国  李昕  王志  黄正峰  
【摘要】:随着CMOS工艺缩减至纳米尺寸,锁存器对空间辐射环境中高能粒子引起的软错误越发敏感.为缓解软错误对锁存器电路的影响,提出一种基于45 nm CMOS工艺的单粒子翻转自恢复的低功耗锁存器.该锁存器使用3个C单元构成内部互锁的结构,每个C单元的输出节点的状态由另2个C单元的输出节点决定;任意C单元的输出节点发生单粒子翻转后,该锁存器将通过内部互锁的反馈路径将翻转节点恢复正确;在瞬态脉冲消散后没有节点处于高阻态,提出的锁存器适用于采用了时钟门控技术的低功耗电路.大量的SPICE仿真结果表明,与已有的加固锁存器相比,文中提出的锁存器在延时、功耗、面积开销和软错误加固能力上取得了良好的平衡,平均节省57.53%的面积-功耗-延时积开销;详尽的蒙特卡洛仿真实验表明,该锁存器对工艺、供电电压和温度的波动不敏感.

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