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随着航天事业的蓬勃发展,宇航级芯片的规模愈发庞大,设计的实现也愈发困难。由于宇航级芯片应用环境的特殊性,空间存在的大量高能粒子会对芯片造成辐射影响,比如发生单粒子效应(SEU)、总剂量效应(TID)。因此,需要对宇航级集成电路进行抗辐照加固设计,使其具备一定的抗辐照性能。结合上述两个迫切需要解决的问题,本文通过设计建立一套基于商用工艺的具有抗辐照能力的标准单元库,从而采用半定制的方法有利于缩短宇航级集成电路的设计周期,并使其符合宇航级芯片对辐照性能的要求。本文利用标准的商用CMOS工艺,设计开发了一套基于SMIC0.13μm工艺的抗辐照单元库。首先对原有的标准单元库进行研究和学习,了解和认识标准单元库的设计方法和建库流程。然后通过探究抗辐照加固的设计方法,对标准单元进行加固设计,并通过Siliconsmart建库工具对单元特征化,提取了单元时序参数等建库数据之后,从而形成了一套具有抗辐照特性的标准单元库。最后在EDA设计流程中验证了抗辐照单元库的正确性和可识别性,本文以一个计数器模块为例说明。并利用该抗辐照单元库,采用半定制流程设计了一款用于宇航的专用逻辑芯片(ASIC),通过芯片辐照试验数据分析结果,表明该抗辐照单元库兼容性完好、达到了设计辐照指标要求。本文主要研究工作及成果包括:(1)本文介绍了空间环境中各种辐射效应,以及分析总结了目前各种成熟的抗辐照工艺技术和抗辐照电路设计加固方法。从理论上分析建模单粒子效应电路级的响应模型,通过TCAD工具生成相应的单粒子电流源模型。(2)独立完成对D触发器抗辐照加固设计。采用延时单元和Muller C单元结合的方式进行加固,通过对每个敏感点进行单粒子电路级仿真,确定最小的W/L尺寸大小。(3)提出了一套基于SMIC0.13μm CMOS抗辐照标准单元库的设计流程。完成手工定制设计抗辐照加固单元,采用TCAD仿真工具对单粒子效应进行建模,从而使用得到的SET电流源对单元进行仿真,使其满足抗单粒子设计指标需求。通过Siliconsmart工具对单元进行时序信息提取,并补充完成建库工作所需的必要文件。(4)从芯片设计阶段到后期辐照试验结果,充分验证了本文所设计的抗辐照单元库符合项目需求。