随着科技的发展，集成电路在空间环境中的应用越来越多，然而工艺尺寸的缩小，使集成电路在太空环境中受到高能粒子撞击而发生软错误的几率越来越高，这成为高辐射环境下集成电路发展的桎梏。寄存器堆是处理器中存取数据非常频繁的关键部件，如果寄存器堆发生软错误，将给整个系统带来严重的损失。因此，寄存器堆的加固是至关重要的。本设计对应用于LEON3处理器核中的32×32位三端口寄存器堆进行加固，使之适用于高辐射的太空环境。本文首先对寄存器堆的最优加固方式进行了探讨，采用了能同时抗单粒子翻转（SEU）和单粒子瞬态（SET）的寄存器堆电路级加固方案。然后对寄存器堆的存储阵列和外围电路进行电路设计。存储阵列采用改进的三端口双互锁存储单元（DICE）结构，具有较好的两读一写功能和较高的噪声容限，读写延时比较小，还能够对单粒子翻转免疫。外围电路采用C-element单元进行加固，具有较好的抗单粒子瞬态的作用。接着进行寄存器堆整体电路的搭建，并进行电路仿真验证。最后，在SMIC0.18μm工艺下，实现了32×32位三端口寄存器堆的版图设计和验证，后仿真结果表明，室温条件下，工作电压为1.8V，寄存器堆工作在100MHz时，能够实现两读一写的功能，并能同时消除单粒子翻转和单粒子瞬态效应。与汉明码加固方式相比，本设计具有较高的抗辐射能力和较快的速度。