JSSC 2009第6期Wireline I/O0.25μm CMOS

Radiation Tolerance Techniques for a 1.6 Gb/s, 8 K and 4 K Low-Density Parity-Check Encoder Sterling R. Whitaker , Senior Member , IEEE, Lowell H. Miles, Jody W. Gambles , Senior Member , IEEE, Paul Winterrowd, Ron Nelson, Chad Orbe, and Gary K. Maki , Senior Member , IEEE

一种抗辐射的16 Gbps低密度奇偶校验编码器设计

1.6 Gb/s, 线性能量转移阈值大于33 MeV cm²/mg

抗辐射低密度奇偶校验单事件翻转组合逻辑空间电子

▸创新点1：多节点翻转容忍技术（方法创新） - 通过数学建模和电路设计方法，实现了对多个节点同时翻转的容忍，显著提高了系统在辐射环境下的可靠性，线性能量转移阈值达到33 MeV·cm²/mg（8K编码器为17 MeV·cm²/mg）。

▸创新点2：时间分离与单事件辐射容忍触发器（电路创新） - 采用时间分离技术结合专用抗辐射触发器设计，有效隔离单事件效应（SEE）对数据路径的影响，饱和截面仅为0.075 μm²/bit（4K编码器）。

▸创新点3：减少敏感截面的组合逻辑结构（电路创新） - 提出双轨NMOS-only传输管网络驱动交叉耦合输出缓冲器的结构，将单事件瞬态（SET）敏感区域限制在缓冲器极小范围内，饱和截面降低至0.3 μm²/bit（8K编码器）。

▸创新点4：系统级抗辐射设计验证（系统创新） - 通过CREME96仿真验证，在同步轨道环境下实现1700年平均无故障时间（MTBF），为空间电子器件的小型化工艺提供可靠性保障方案。

Abstract

IEEE, Lowell H. Miles, Jody W. Gambles , Senior Member , IEEE, Paul Winterrowd, Ron Nelson, Chad Orbe, and Gary K. Maki , Senior Member , IEEE Abstract—A multiple node upset tolerant, 1.6 Gb/s (8158, 7136) and (4088, 3360) low-density parity-check encoder was implemented in a ﬁve-metal, 0.25 m CMOS process. Temporal separation coupled with single-event radiation tolerant ﬂip-ﬂops was used to harden the data path. A reduced sensitive cross-sec- tion combinational logic structure was used to hard