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随着集成电路产业的飞速发展,存储器在集成电路中所占比例已经达到90%,存储器的大规模应用使得其受到了越来越多的重视。然而随着半导体器件的尺寸越来越小,尤其在进入纳米尺寸后,存储器在辐射环境中越来越容易受到高能辐射粒子的影响而产生软错误,导致存储器的可靠性降低。静态随机存储器有着速度快、面积开销小等优点得到了广泛应用。然而在尺寸急剧缩减后,电源电压的不断减小,工作频率的提高,使得器件间的节点电容不断减小,SRAM存储单元对高能辐射粒子愈发敏感,内部节点发生单粒子翻转的现象不断增多。同时因为存储单元节点的物理距离减小,单个粒子入射可能因电荷共享导致存储单元内部多个节点发生翻转,其中最典型的就是双节点翻转,这些已经成为了影响存储器可靠性的重要因素,双节点翻转问题的出现对抗辐射加固存储器的设计提出了新的要求。本文针对SRAM存储单元可靠性降低的问题,详细分析了单粒子效应的概念、产生机理以及仿真建模;介绍了在器件尺寸不断减小的情况下,SRAM存储单元会因电荷共享效应产生双节点翻转问题。随后针对存储单元可靠性降低,介绍了不同层次的加固设计方法。对静态随机存储器的构成、分类、评价指标等基本知识做了系统概述,并给出SRAM电路的数据读写仿真,以及测量噪声容限、存取时间等关键参数的建模方法。最后本文介绍了国内外已有的抗辐射加固存储单元设计,阐述了不同存储单元的优缺点,针对已有的部分加固存储单元难以兼容可靠性、稳定性和存取速度的问题,提出了一种由12个晶体管构成的新型抗辐射加固存储单元RHM-NS 12T。RHM-NS 12T存储单元是由4个PMOS晶体管和8个NMOS晶体管组成的抗辐射加固12T存储单元,并由内部的4个NMOS构成了堆叠结构来降低存储单元的功耗;基于物理翻转机制避免了存储节点产生负向的瞬态脉冲,在存储节点之间引入的负反馈机制,有效阻碍了存储单元的翻转。详尽的仿真结果表明,所提出的存储单元不仅能够完全容忍敏感节点的翻转,还能够部分容忍电荷共享引起的双节点翻转;与已有的存储单元相比,所提出的存储单元的功耗、面积开销、读时间和写时间平均减小了18.28%、13.18%、5.76%和22.68%,并且最小噪声容限达到了350.29mV,结果表明该存储单元在面积开销、存取时间、功耗和稳定性方面取得了很好的折中。