این ترجمه مقاله را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.

این مقاله یک فلیپ فلاپ مغناطیسی انتقال گشتاور چرخش (STT-MFF) را پیشنهاد می‌کند که مصونیت بالایی را در برابر خطاهای نرم القاء شده توسط تابش ارائه می‌دهد.

چکیده – مدارهای دیجیتالی پیشرفته از افزایش سریع در نشت جریان و ضعف تابش فناوری‌های CMOS نانومتر رنج می‌برند. طراحی ترکیبی مدارات spintronic/CMOS ویژگی‌های جذابی را نظیر تراکم بالا، مصرف انرژی ایستای پایین، و غیر فرار بودن ارائه می‌کنند. این فناوری به عنوان یک جایگزین برای فناوری‌های آینده‌ی CMOS در طراحی VLSI محسوب می‌شود. با این حال، مستعد بودن ترانزیستورهای CMOS برای تابش خطاهای نرم القایی همچنان یک مسئله‌ی نگران کننده در چنین مداراهای طراحی شده‌ی ترکیبی است. در این مقاله، ما یک فلیپ فلاپ مغناطیسی (MFF) غیر فرار و مقاوم در برابر خطای نرم را پیشنهاد کرده‌ایم، که قادر به تحمل هرگونه هجوم ذرات بوده و همچنین عملکرد بالاتری نسبت به طراحی‌های گذشته‌ی اخیر دارد.
I.    مقدمه
مدارهای مبتنی بر مغناطیس به لطف خصوصیات عالی خود از جمله تراکم بالا، مصرف انرژی ایستای پایین و همچنین غیر فرار بودن [۱ – ۳] تحت تحقیق و بررسی‌های گسترده‌ای بوده‌اند. اتصال تونل مغناطیسی (MTJ) عنصر اساسی مدارهای مبتنی بر مغناطیس است. همانطور که در شکل ۱ نشان داده شده است، یک MTJ متشکل از دو لایه‌ی فرومغناطیسی است که توسط یک لایه‌ی نازک اُکسید از هم جدا شده‌اند [۱–۳]. یکی از لایه‌های فرومغناطیس همواره دارای یک جهت‌گیری ثابت است، که اصطلاحاً لایه‌ی ثابت نامیده می‌شود، و لایه‌ی دیگر دارای یک جهت‌گیری قابل تغییر است که به عنوان لایه‌ی آزاد مورد اشاره قرار می‌گیرد.
به دنبال رشد و ترقی فناوری و توسعه‌های صنعتی و نیاز آنها به دستگاه‌های الکترونیکی سریع، کوچک و با مصرف انرژی پایین، ابعاد ترانزیستورهای CMOS دائماً در حال فشرده شدن هستند. این روند منجر به این می‌شود که آنها به محدودیت‌های فیزیکی خود برسند [۴-۶]. برای فناوری‌های CMOS sub-100nm امروزه، چالش‌های طراحی گوناگونی نظیر آسیب‌پذیری در برابر خطای نرم، نشت بالای انرژی و تغییرپذیری فرآیند وجود دارند [۶-۷]. به منظور غله بر چنین مسائلی، فناوری‌های مبتنی بر مغناطیس به عنوان یک جایگزین به وجود آمده‌اند [۲-۳].
یک ذره‌ی پُرانرژی و فعال که به ترمینال drain از یک ترانزیستور دارای وضعیت OFF هجوم می‌برد می‌تواند منجر به تغییری موقتی در مقدار منطقی شده و ضربه‌ای ناگهانی و سبک را در یک دستگاه ذخیره‌سازی نظیر فلیپ فلاپ (FF) یا حافظه‌ی SRAM به وجود آورد. این تغییر ناخوشایند اصطلاحاً شکست رویداد واحد (SEU) نیز نامیده می‌شود [۷-۱۰].
FF ها خیلی مستعد تحت تأثیر قرار گرفتن توسط تابش هستند. حساسیت آنها به خطاهای نرم القاء شده توسط تابش (یعنی، SEU) همراه با کوچک شدن مقیاس فناوری افزایش می‌یابد [۹-۱۰]. در کنار اینها، نشت جریان با مقیاس گرفتن فناوری رشد می‌کند و همچنین منجر به افزایش توان ایستا می‌شود [۱۱].
طراحی ترکیبی FF های MTJ/CMOS، مانند [۱۱-۱۳]، می‌تواند غیر فرار بودن و مصرف انرژی آماده‌باش پایین را ارائه دهد [۱-۳]. با این حال، مدارهای ترتیبی CMOS، مانند اجزای خواندن FF های مغناطیسی (MFF)، همچنان در برابر SEU ها آسیب‌پذیر هستند [۳].
تا آنجا که ما می‌دانیم، کار انجام شده‌ی قبلی برای MFF اثرات خطاهای نرم القاء شده توسط تابش را در نظر نمی‌گیرد. بنابراین، این مدارات در برابر تابش سفت و سخت نشده‌اند.
در این مقاله، ما یک مدار فلیپ فلاپ مغناطیسی را پیشنهاد کرده‌ایم که یک تأخیر انتشار پایین (عملکرد بالا) به علاوه‌ی نشت توان پایین به دلیل روش حس (دریافت) جدید خود و همچنین درجه‌ی بالایی از استحکام در برابر SEU ها را ارائه می‌دهد.
در بخش ۲، برخی از اصول پایه‌ای با توجه به حافظه‌های مغناطیسی توضیح داده می‌شوند. در بخش ۳، MFF پیشنهادی معرفی و توضیح داده می‌شود. بخش ۴ برپایی شبیه‌سازی و نتایج مربوطه را برای MFF پیشنهادی ارائه داده و آن را با همتایان پیشرفته‌ی قبلی خود مقایسه می‌کند. در نهایت، یک نتیجه‌گیری بر اساس نتایج شبیه‌سازی ارائه می‌شود.

شاید این مقاله هم به دردتان بخورد  مقاله تحمل پذیری خطا، چالش ها، روش ها و پیاده سازی در رایانش ابری

Radiation Hardening by Design for Nonvolatile Magnetic Flip-Flops

Abstract—Advanced digital circuits suffer from rapidly increase in leakage current and radiation weakness of nanometer CMOS technologies. Hybrid design of spintronic/CMOS circuits offers attractive features such as high density, low static power consumption, and nonvolatility. For these advantages, this technology is considered to be an alternative for future CMOS technologies in VLSI design. However, susceptibility of CMOS transistors to radiation induced soft errors is still a concerning problem in such hybrid designed circuits. In this paper, we proposed a low power, nonvolatile and soft error immune magnetic flip-flop (MFF) that is capable of tolerating any particle strike and also has higher performance than the recent previous designs.

این ترجمه مقاله را با دوستان خود به اشتراک بگذارید.

درباره احسان رضایی

سفارش ترجمه آنلاین خدمات ترجمه مقاله isi به صورت فوری کاهش هزینه و زمان در سفارش ترجمه آنلاین

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *