數(shù)字電路軟錯(cuò)誤防護(hù)方法研究.pdf

1、數(shù)字電路的軟錯(cuò)誤防護(hù)方法是超大規(guī)模集成電路(VLSI)研究的重要組成部分。隨著工藝尺寸不斷改進(jìn)，急速下降的工作電壓使得節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵電荷也相應(yīng)減小，以及日益嚴(yán)重的工藝偏差，均導(dǎo)致軟錯(cuò)誤率不斷升高。特別是在宇航環(huán)境下，高能粒子輻射引起的軟錯(cuò)誤已經(jīng)成為影響芯片可靠性的首要因素。本文針對(duì)數(shù)字電路的軟錯(cuò)誤防護(hù)方法進(jìn)行研究，全文主要內(nèi)容及創(chuàng)新之處如下：
　　 (1)提出一種防護(hù)軟錯(cuò)誤的DIL-SET時(shí)序單元，在晶體管級(jí)研究軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)。DI

2、L-SET在單元內(nèi)部構(gòu)建雙模冗余的微結(jié)構(gòu)，在輸出端使用C單元，可以有效提高內(nèi)部節(jié)點(diǎn)的關(guān)鍵電荷，增強(qiáng)DIL-SET的抗SEU能力。DIL-SET具有很好的功能擴(kuò)展特性，可以結(jié)合時(shí)差技術(shù)對(duì)SET進(jìn)行防護(hù)。文中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，和TMR-Latch單元相比，DIL-SET在延遲開銷、面積開銷、軟錯(cuò)誤防護(hù)性能等設(shè)計(jì)指標(biāo)上達(dá)到了很好的折中。
　　 (2)提出了針對(duì)門級(jí)網(wǎng)表進(jìn)行部分加固的軟錯(cuò)誤防護(hù)技術(shù)，將門級(jí)網(wǎng)表中的時(shí)序單元替換為DIL-SE

3、T單元。首先，使用異步隨機(jī)復(fù)位的方式對(duì)電路注入軟錯(cuò)誤。其次，精確計(jì)算每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)單元的軟錯(cuò)誤易感程度。最后，選擇合適的替換策略對(duì)門級(jí)電路進(jìn)行單元替換。本文討論了面積優(yōu)先的替換策略和速度優(yōu)先的替換策略，并給出了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 (3)提出了容軟錯(cuò)誤的BIST結(jié)構(gòu)：FT-CBILBO。FT-CBILBO對(duì)掃描鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行功能復(fù)用，構(gòu)建雙模冗余的軟錯(cuò)誤防護(hù)結(jié)構(gòu)，有效針對(duì)SEU進(jìn)行軟錯(cuò)誤阻塞，避免軟錯(cuò)誤沿?cái)?shù)據(jù)通路傳播到下一級(jí)邏輯。由于對(duì)

4、MISR進(jìn)行了功能復(fù)用，有效降低了硬件開銷。本文對(duì)FT-CBILBO進(jìn)行了功能擴(kuò)展，相繼提出了SET-CBILBO、XOR-CBILBO、TMR-CBILBO結(jié)構(gòu)。
　　 (4)提出了兩種不同的自恢復(fù)有限狀態(tài)機(jī)結(jié)構(gòu)：CG-FSM和De-FSM。CG-FSM結(jié)構(gòu)在寄存器傳輸級(jí)設(shè)置硬件檢查點(diǎn)，利用檢錯(cuò)碼檢查瞬態(tài)故障的發(fā)生，利用硬件檢查點(diǎn)中的信息來執(zhí)行回卷操作，由于引入了門控時(shí)鐘的新技術(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，CG-FSM結(jié)構(gòu)在面積開