本发明涉及集成电路抗辐射加固领域。
背景技术：
随着半导体技术的不断发展，自然界和宇宙环境中的辐射粒子将更容易使得存储器存储的信息翻转，导致单粒子翻转的发生,从而降低存储器的可靠性。因此，在现代集成电路存储器的设计中，需要对其进行抗单粒子翻转的加固保护。
技术实现要素：
本发明是为了解决辐射粒子使得存储器存储的信息翻转，从而降低存储器可靠性的问题，本发明提供了一种抗单粒子翻转的存储单元。
抗单粒子翻转的存储单元，它包括2个PMOS晶体管和8个NMOS晶体管，所述的2个PMOS晶体管分别为晶体管P1和P2，8个NMOS晶体管分别为晶体管N1至N8；
晶体管P2的源极、晶体管P1的源极、晶体管N5的漏极和晶体管N6的漏极均接供电电源，
晶体管P2的漏极与晶体管P1的栅极、晶体管N6的栅极、晶体管N2的漏极同时连接，晶体管P2的漏极与晶体管P1的栅极的交点为节点C，
晶体管P2的栅极与晶体管P1的漏极、晶体管N4的漏极和晶体管N5的栅极同时连接，晶体管P1的漏极与晶体管N5的栅极的交点为节点D，
晶体管N6的源极与晶体管N8源极、晶体管N4的栅极、晶体管N3的漏极和晶体管N1的栅极同时连接，晶体管N4的栅极与晶体管N3的漏极的交点为存储单元输出节点A，
晶体管N4的源极与晶体管N3的源极、晶体管N1的源极和晶体管N2的源极同时接地，
晶体管N5的源极与晶体管N7源极、晶体管N3的栅极、晶体管N1的漏极和晶体管N2的栅极同时连接，晶体管N2的栅极与晶体管N1的漏极的交点为存储单元输出节点B，
晶体管N7的栅极和晶体管N8的栅极均通过字线WL来接收控制开关操作的信号，
晶体管N7的漏极与位线BLN连接，晶体管N8的漏极与位线BL连接。
当节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”时，所述存储单元处于存操作状态的具体过程为：当字线WL为低电平“0”的时候，晶体管N4、N6、N1和P2处于开态，剩下的晶体管都处于关态，该种情况下，完成存储单元的存操作。
当节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”时，所述存储单元进行读操作的具体过程为：
首先，位线BL和BLN被预充电到VDD，当字线WL为高电平“1”的时候，节点A保持高电平“1”状态，节点B保持低电平“0”状态,位线BLN通过晶体管N1和N7进行放电；
然后，外围电路中的放大器将根据两条位线BL和BLN之间的电压差，将存储单元的状态输出，从而完成存储单元的读操作。
当节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”时，所述存储单元进行写操作的具体过程为：
将位线BL下拉到低电平“0”，同时将位线BLN上拉到高电平“1”，当字线WL为高电平“1”时，晶体管N7和N8处于导通的状态，节点A被下拉到低电平“0”，节点B被上拉到高电平“1”，此时，晶体管P1、N2、N3和N5处于导通态，晶体管N4、N6、N1和P2，处于关闭状态，当字线WL回到低电平“0”时，所有节点均处于稳定状态，从而完成存储单元的写操作。
本发明带来的有益效果是，在本发明中，主要是采用了10个晶体管设计了一种抗单粒子翻转的存储单元来进行抗单粒子翻转的加固。本发明针对单粒子翻转效应，利用单粒子翻转的物理机制，设计了一种新型的抗单粒子翻转的存储单元，其具有面积小、功耗低以及对存储器性能影响较小的优点。由于该存储单元属于锁存器，因此本加固设计也是一个抗单粒子翻转的锁存器加固设计。
附图说明
图1为本发明所述的抗单粒子翻转的存储单元。
具体实施方式
具体实施方式一：参见图1说明本实施方式，本实施方式所述的抗单粒子翻转的存储单元，它包括2个PMOS晶体管和8个NMOS晶体管，所述的2个PMOS晶体管分别为晶体管P1和P2，8个NMOS晶体管分别为晶体管N1至N8；
晶体管P2的源极、晶体管P1的源极、晶体管N5的漏极和晶体管N6的漏极均接供电电源，
晶体管P2的漏极与晶体管P1的栅极、晶体管N6的栅极、晶体管N2的漏极同时连接，晶体管P2的漏极与晶体管P1的栅极的交点为节点C，
晶体管P2的栅极与晶体管P1的漏极、晶体管N4的漏极和晶体管N5的栅极同时连接，晶体管P1的漏极与晶体管N5的栅极的交点为节点D，
晶体管N6的源极与晶体管N8源极、晶体管N4的栅极、晶体管N3的漏极和晶体管N1的栅极同时连接，晶体管N4的栅极与晶体管N3的漏极的交点为存储单元输出节点A，
晶体管N4的源极与晶体管N3的源极、晶体管N1的源极和晶体管N2的源极同时接地，
晶体管N5的源极与晶体管N7源极、晶体管N3的栅极、晶体管N1的漏极和晶体管N2的栅极同时连接，晶体管N2的栅极与晶体管N1的漏极的交点为存储单元输出节点B，
晶体管N7的栅极和晶体管N8的栅极均通过字线WL来接收控制开关操作的信号，
晶体管N7的漏极与位线BLN连接，晶体管N8的漏极与位线BL连接。
本实施方式中，为了提高静态随机存取存储器在宇航和自然辐射环境下的可靠性能力，进行了对存储单元的抗单粒子翻转的加固设计。本发明可以对存储单元的单节点翻转和多节点翻转进行容错再恢复。本发明由10个MOS管来组成，分别是PMOS晶体管P1、P2以及NMOS晶体管N1、N2、N3、N4、N5、N6、N7和N8。本发明可以对存储单元中任意单个节点的翻转进行加固，还可以对固定的两个节点进行抗多节点翻转容错，而同时不依赖于所存储的值。
具体实施方式二：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的抗单粒子翻转的存储单元的区别在于，当节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”时，所述存储单元处于存操作状态的具体过程为：当字线WL为低电平“0”的时候，晶体管N4、N6、N1和P2处于开态，剩下的晶体管都处于关态，该种情况下，完成存储单元的存操作。
具体实施方式三：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的抗单粒子翻转的存储单元的区别在于，当节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”时，所述存储单元进行读操作的具体过程为：
首先，位线BL和BLN被预充电到VDD，当字线WL为高电平“1”的时候，节点A保持高电平“1”状态，节点B保持低电平“0”状态,位线BLN通过晶体管N1和N7进行放电；
然后，外围电路中的放大器将根据两条位线BL和BLN之间的电压差，将存储单元的状态输出，从而完成存储单元的读操作。
具体实施方式四：参见图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式一所述的抗单粒子翻转的存储单元的区别在于，当节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”时，所述存储单元进行写操作的具体过程为：
将位线BL下拉到低电平“0”，同时将位线BLN上拉到高电平“1”，当字线WL为高电平“1”时，晶体管N7和N8处于导通的状态，节点A被下拉到低电平“0”，节点B被上拉到高电平“1”，此时，晶体管P1、N2、N3和N5处于导通态，晶体管N4、N6、N1和P2，处于关闭状态，当字线WL回到低电平“0”时，所有节点均处于稳定状态，从而完成存储单元的写操作。
本发明所述的抗单粒子翻转的存储单元的状态包括两种，一种为：节点A的电平为“1”、节点B的电平为“0”、节点C的电平为“1”、节点D的电平为“0”；另一种为：节点A的电平为“0”、节点B的电平为“1”、节点C的电平为“0”、节点D的电平为“1”。其中，节点A的电平为“0”、节点B的电平为“1”、节点C的电平为“0”、节点D的电平为“1”时的储单元进行存操作、读操作和写操作的具体过程，与节点A的电平为“0”、节点B的电平为“1”、节点C的电平为“0”、节点D的电平为“1”时的储单元进行存操作、读操作和写操作的过程相反。
基于单粒子翻转产生的物理机制，当一个辐射粒子轰击PMOS晶体管的时候，只能产生正的瞬态电压脉冲；而轰击NMOS晶体管的时候，只能产生负的瞬态电压脉冲。因此，对于该状态而言，由于B节点没有与PMOS晶体管的栅极/漏极相连接，因此它不是敏感节点。考虑图1给定的状态A＝1、B＝0、C＝1、D＝0，敏感节点是节点A、C和D。在另一个存储状态，也就是A＝0、B＝1、C＝0和D＝1状态，敏感节点则是节点B、C和D。
在电荷共享引起的多节点翻转现象中，多余两个节点的电荷共享是不会引起存储器状态发生有效地改变，因此，本发明主要考虑对敏感节点A(B)、节点C和节点D进行抗单节点翻转加固以及两个敏感节点C和节点D进行抗多节点翻转加固。
以A＝1、B＝0、C＝1、D＝0为例，本发明所述的抗单粒子翻转的存储单元的抗辐射性能分析如下：
1、假设节点A被翻转到“0”状态，它将关断晶体管N1和N4，节点B、C和D将会保持各自原来状态，故剩余的晶体管仍然是保持原来的开或者关的状态，如晶体管N6将会保持开启状态。因此，节点A将会恢复到原来的“1”状态。
2、当节点C发生翻转到“0”的时候，晶体管P1和N6将会分别被打开和关闭。节点D将会被影响，它的值将是“1”，同时晶体管P2将会被暂时的关闭。但是，由于晶体管N4的宽长比大于晶体管P1的宽长比，因此，受影响的D节点将会很快被拉回到原来的低电平；因此，晶体管N5将会一直关闭，节点B并不会收到影响。同时，晶体管N4由于节点A没有改变而一直保持着开启状态，然后，晶体管P2将会恢复到开启状态，节点C被恢复到它原来的“1”状态。
3、当节点D发生翻转的时候，晶体管P2被关闭，晶体管N5被暂时地开启。但是，由于晶体管N4的宽长比大于晶体管P1的宽长比，同时晶体管N4由于节点A没有改变而一直保持着开启状态，因此，受影响的D节点将会很快被拉回到原来的低电平。
4、由于电荷共享效应的影响，节点C和D有可能被影响。此时，它的状态跟节点C被翻转一样，因此通过类似的分析，可以发现节点C和节点D都将会回复到原来的状态。
对应的，如果设计的存储单元处于另外一个状态，也就是A＝0、B＝1、C＝0和D＝1状态，在节点C和D处发生的多节点发转也会被恢复。因此，节点C和D是两个固定的可从多节点翻转中恢复的节点，并且这两个节点与存储器存储的值无关。
5、当节点A-C或者A-D发生多节点翻转的时候，晶体管N4将会被关闭，所以节点C或者D节点将不会恢复到原来的状态。此时，存储的状态发生了翻转。
因此，为了最小化节点A-C(B-C)或A-D(B-D)发生多节点翻转的可能性，需要在版图设计中合理的考虑版图拓扑结构。因此，在版图绘制的时候，可以将节点A、节点B与节点C-D在版图的物理距离上绘制的比较远。