[发明专利]一种抗单粒子翻转的寄存器文件存储阵列写单元

说明书

本发明提出了一种抗单粒子翻转的寄存器文件存储阵列写单元,属于寄存器文件存储阵列写单元的抗辐照设计领域。抗单粒子翻转的寄存器文件存储阵列写单元由6选1多路选择单元、双稳态单元、12管双端写加固单元、双端写加固使能产生单元、第五反相器及第六反相器组成。本发明的抗单粒子翻转的寄存器文件存储阵列写单元使用了电路级加固技术，增加了双端写加固使能产生单元和12管双端写加固单元，实现了抗单粒子翻转的多端口寄存器文件的写存储单元，使用耦合的方式防止SEU，同时在版图设计将存储相同值的节点进行交叉布局，防止发生电荷共享。

技术领域

本发明属于寄存器文件存储阵列写单元的抗辐照设计领域，特别涉及一种抗单粒子翻转SEU(Single Event Upset)的寄存器文件存储阵列写单元。

背景技术

随着数字集成电路的发展和应用，集成电路的规模越来越大，复杂度愈来愈高，芯片的可靠性设计显得尤为重要。特别当某些特殊芯片的工作环境存在大量辐射时，电路设计的抗辐照加固成为必然的考虑因素，而寄存器文件作为CPU内核核心部件单元，其抗辐照功能的实现更是亟待解决。

单粒子翻转SEU(Single Event Upset)是FPGA中的一种容错技术。当具有足够转移能量的带电粒子击中芯片时，就有可能发生单粒子效应，从而引发信息丢失、功能失效等系统故障。瞬时效应主要导致存储单元中的位翻转，也称为单粒子翻转。

寄存器文件是一种极端静态随机存储器SRAM(Static Random Access Memory)，具有端口数目多、速度快、面积小等优点。SRAM作为CPU内核中的数据通路上的核心部件，为算术逻辑等功能部件提供并保存数据，其读、写操作关键电路的可靠性至关重要。

抗辐照是当前电路可靠性设计的一大技术热点。随着工艺尺寸的日臻缩小，寄存器文件电路在提高芯片性能方面的作用日益显著，抗辐照寄存器文件写存储位片单元的实现方法随之成为寄存器文件设计中的一个热点和难点，而现有技术中缺乏成熟的、可靠的抗辐照寄存器文件写存储位片单元。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提出了一种抗单粒子翻转的寄存器文件存储阵列写单元，该写单元包含6个写端口，它可以在单粒子轰击下正常工作，存储数据不会发生错误翻转。

本发明提出的抗单粒子翻转的寄存器文件存储阵列写单元由6选1多路选择单元、双稳态单元、12管双端写加固单元、双端写加固使能产生单元、第五反相器及第六反相器组成，所述6选1多路选择单元的输入端口作为所述存储阵列写单元的输入端口，所述6选1多路选择单元的输出端口bit和bit_n与所述双稳态单元的输入端口连接，所述双稳态单元的输出端口与所述第五反相器的输入端口连接，所述双稳态单元的输出端口、所述第五反相器的输出端口和所述双端写加固使能产生单元的输出端口同时与所述12管双端写加固单元的输入端口连接，所述12管双端写加固单元的输出端口连接至所述第六反相器的输入端口，所述第六反相器的输出端口作为所述存储阵列写单元的输出端口。

更进一步地，所述存储阵列写单元具有12个输入端口和1个输出端口，所述12个输入端口分别连接输入信号w0_wl、w0_bl、w1_wl、w1_bl、w2_wl、w2_bl、w3_wl、w3_bl、w4_wl、w4_bl、w5_wl、w5_bl，其中，w0_wl、w1_wl、w2_wl、w3_wl、w4_wl和w5_wl为写字线，w0_bl、w1_bl、w2_bl、w3_bl、w4_bl和w5_bl为写位线，所述输出端口的输出信号为bit_bf，作为写入存储单元的数据。