基于三模冗余加固的ASIC设计与实现

夏 辉，唐 威，黄媛媛，赵 亮

（西安微电子技术研究所，西安710065）

·大规模集成电路设计、制造与应用·

基于三模冗余加固的ASIC设计与实现

夏 辉，唐 威，黄媛媛，赵 亮

（西安微电子技术研究所，西安710065）

集成电路处于太空环境下，可能会受到单粒子效应的影响。针对单粒子翻转的影响提出了一种三模时空冗余架构的设计和实现方法，通过了功能仿真并对抗辐照实验进行了验证。仿真和实验结果表明，这种架构相对于全电路三模冗余架构面积开销较小却满足了抗辐照性能的要求。

单粒子翻转；三模冗余；时钟树综合；辐射加固；专用集成电路；功能后仿真

1 引 言

随着科技的进步，人们对于太空的探索越来越深入频繁，对于宇航用集成电路的要求越来越高。专用集成电路在太空能否正常工作成为人们关注的焦点，抗辐照指标成为衡量专用集成电路性能的重要指标。太空辐照环境下，高能单粒子会入射到集成电路芯片的内部，并在入射路径上发生电离，产生电子空穴对，电路的节点会吸收电子或空穴改变原有的电平，造成存储电路或者时序电路功能异常甚至失效，这种效应称为单粒子翻转（SEU，Single EventUpset）［1］。据美国NGDC（national geophysical data center）统计，在美国1971年至1982年间发射的39颗地球同步卫星中，发生了1589次故障，其中由各种空间辐射效应引起的故障多达1129次，占故障总数的71%，而在辐射引起的故障中，单粒子翻转造成的故障多达621次，占故障总数的39.08%［2］。法国地球资源卫星SPOT－1星上计算机存储器在轨道工作的前30年期间发生了100多次单粒子翻转事件，平均每年3～5次，通常每次SEU影响卫星工作1～3天。……