A model for calculating the propagation delay of digital elements considering the radiation impact

Abstract

This paper proposes a model for calculating the propagation delay of digital elements taking into account radiation-induced single event transients (SET). The main idea of this work is to determine the propagation delay of digital elements in integrated circuits (IC) without running the circuit level simulation. Analytical equations are derived to calculate the propagation delay of logic gates. The propagation delay of NAND gates chain is evaluated with proposed analytical formulas and with HSPICE simulation. The comparison of the evaluation results between HSPICE simulation and the model shows that the created analytical model forecasts the propagation delay of digital elements with a 90.3% of accuracy. This model can be integrated into the design process of radiation hardened ICs. Առաջարկվում է ինտեգրալ սխեմաներում (ԻՍ) տրամաբանական տարրերի հապաղումների հաշվարկման նոր մոդել` հաշվի առնելով ռադիատցիոն ճառագայթման արդյունքում առաջացած եզակի պատահարի ժամանակային անցման երևույթը (ԵՊԺԱ)։ Աշխատանքի նպատակն է ԻՍ-ում տրամաբանական տարրերի հապաղման ժամանակի որոշումը` առանց տրանզիստորների մակարդակի մոդելավորման։ Հապաղման ժամանակի որոշման նպատակով արտածվել են վերլուծական բանաձևեր։ Վերլուծական բանաձևերի և HSPICE տրանզիստորների մակարդակի մոդելավորման միջոցի օգտրագործմամբ չափվել է «ԵՎ-ՈՉ» տրամաբանական տարրերից բաղկացած շղթայի հապաղման ժամանակը։ Առաջարկվող մոդելի և HSPICE տրանզիստորների մակարդակի մոդելավորման միջոց արդյունքների համեմատությունը ցույց է տվել մոդելի 90.3% ճշգրտությունը։ Մոդելը կարող է կիրառվել ժամանակակից ռադիացիոն ճառագայթման նկատմամբ կայուն ԻՍ-երի նախագծման գործընթացում։ Представлена модель для расчета задержки распространения сигнала цифровых элементов с учетом радиационных кратковременных переходных процессов. Основная цель данной работы заключается в определении задержки распространения сигнала цифровых элементов в интегральных схемах (ИС) без потребности моделирования на схематическом уровне. Выявлены аналитические уравнения для вычисления задержки распространения логических элементов. Измерены задержка распространения цепочки И-НЕ с помощью аналитических уравнений и симуляции на схематическом уровне с помощью инструмента HSPICE. Сравнение результатов измерений показывает, что созданная модель обеспечивает расчет задержки распространения цифровых элементов с точностью до 90,3%. Эта модель может быть интегрирована в процесс проектирования радиационно-устойчивых ИС.