【摘 要】
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随着时代的发展,航空航天领域越来越成为国家综合国力的重要标志,它的发展给人们的生活带来了各种便利,更为国防事业提供了重要保障。太空的辐照环境极其恶劣,其中的高能粒子会使应用在航天器中的专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit,ASIC）芯片产生辐照效应,如单粒子效应、总剂量效应等。其中单粒子翻转（Single Event Upset,SEU）是最
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随着时代的发展,航空航天领域越来越成为国家综合国力的重要标志,它的发展给人们的生活带来了各种便利,更为国防事业提供了重要保障。太空的辐照环境极其恶劣,其中的高能粒子会使应用在航天器中的专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit,ASIC）芯片产生辐照效应,如单粒子效应、总剂量效应等。其中单粒子翻转（Single Event Upset,SEU）是最为常见的辐照效应。而且随着集成电路工艺的发展,在日常的环境中,ASIC也可能受到电磁辐射的干扰,导致其功能出现故障,这使得ASIC的抗辐照加固技术研究成为一个重要的研究内容。为了提高ASIC芯片的抗辐照性能,研究人员进行了大量的研究工作,提出了许多实现芯片抗辐照设计的技术手段,三模冗余（Triple Modular Redundancy,TMR）就是其中应用较为广泛的一种。TMR是业界提高芯片抗SEU能力的常用方法。本文基于TMR原理及其衍生结构,提出了一种新的增强型时空三模冗余（Enhanced Space-Time TMR,EST＿TMR）结构—TMR＿5DFF,提出的TMR＿5DFF结构通过将EST＿TMR的锁存器均替换为触发器,实现边沿触发,解决了EST＿TMR结构存在的前后两级锁存器同时导通的问题。同时,本文进一步对TMR＿5DFF结构进行了改进,提出了MTMR＿DFF（Mixed TMR＿DFF,MTMR＿DFF）,有效减小了电路的面积和功耗开销。之后,本文分别对基于修改网表二次综合法（Second Synthesis of Modified Netlist,SSMN）的抗辐照设计方法学和基于建立标准单元库法（Establishment of Standard Cell Library,ESCL）的抗辐照设计方法学进行了研究,然后,以通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter,UART）电路为例,本文基于TSMC0.35μm工艺,应用提出的MTMR＿DFF结构,实现了对UART电路的抗辐照加固设计,对两种抗辐照设计方法学进行了验证。同时,本文对抗辐照加固电路的可测性设计（Design for Testability,DFT）进行了研究,对抗辐照加固后的UART电路进行了可测性设计,实现了全扫描设计,同时进行了自动测试向量的生成（Automatic Test Pattern Generation,ATPG）,测试覆盖率均达到97%以上。最后本文采用故障注入的方法对分别采用SSMN和ESCL实现的抗辐照加固UART电路进行了抗辐照功能验证。而且,通过对抗辐照加固UART电路和未加固UART电路性能的总结,本文对不同的ASIC抗辐照设计方法学进行了对比和分析,并对后续的工作进行了展望。
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