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抗辐照加固的SRAM由于其特殊的应用场景,需要高可靠性和长寿命的支持;而在纳米工艺水平下,偏置温度不稳定性(Bias Temperature Instability,BTI)效应引起的电路老化成为威胁存储器电路寿命和可靠性的主要元素。BTI效应会使受压晶体管阈值电压发生漂移,导致SRAM单元变得不对称,进而导致噪声容限发生退化,甚至读写功能失效。通常SRAM的抗老化方法主要集中在系统级以及存储策略上的调整,使SRAM单元受压平衡,延缓老化;或者采用冗余存储单元的设计,为SRAM的寿命提供余量。这些策略从本质上只能延缓老化的发生。而抗辐射加固SRAM单元由于其冗余存储节点的特性,为结构级SRAM抗老化提供了新的思路。因此,本文针对抗辐照SRAM单元的老化特性和结构级抗老化进行研究。本文针对抗辐照静态随机存储器DICE (dual interlocked cell, DICE)单元进行了研究。为得到BTI老化效应对其性能的具体影响,并针对其性能退化特性提出抗老化设计方案,延长电路使用时限,通过SPICE仿真实验分析了 DICE单元在受BTI效应影响下的老化特性,发现因老化加重的读干扰和半选择干扰是影响DICE结构的SRAM单元稳定性和寿命的主要原因。并针对DICE单元抗辐照的特性,通过在组成读写端口的4个晶体管之间加入额外的控制晶体管,阻断了 DICE单元存储节点相连的路径,消除了读干扰和半选择干扰的影响,避免了单元的读故障和半选择故障的出现;并通过仿真实验验证了改进后DICE单元的功能有效性和抗老化有效性。同时通过在读写端口加入控制管,提升了 DICE单元在读状态和半选择状态时的抗辐照能力。实验结果表明,新结构避免了 108s老化后22.6%的读失效率,大大提升了 DICE单元的可靠性。针对抗辐照静态随机存储器 QUATRO(quad-node ten transistor cell, QUATRO)单元,本文也通过实验分析了其老化特性,发现单元的读稳定性和写稳定性均在BTI的影响下均有较大的退化,但是由于QUATRO本身的写噪声容限余量大大高于读噪声容限,因此针对读失效的防止仍然是抗老化的首要目标。本文利用QUATRO单元节点冗余的特性,通过转移读写端口避免了因老化造成越来越大的读干扰对QUATRO单元的影响;通过调整QUATRO单元中各晶体管的相对驱动能力保证了正确的读写功能。试验结果表明。新结构避免了 108s老化后4.1%的读失效率,提升了其可靠性和寿命。