摘要：
随着晶体管制造工艺的不断进步，由空间辐射粒子引起的软错误已成为数字电路设计中的一个关键挑战。本文提出了一种完全耐双重节点翻转（DNU）的非易失性磁性（FDNUT-NVM）锁存器，该锁存器采用了磁隧道结（MTJs）和CMOS技术。通过六个交叉耦合的PMOS双输入近似C元件（PDACs）以及一个时钟门控的三输入标准C元件（CG-TSC），实现了对DNU的容忍。与双输入标准C元件（DSC）相比，PDAC减少了放电路径中的晶体管数量，从而提高了速度并增加了差分电流。此外，我们还提出了一种改进的备份和恢复模块，其可靠性和功耗均优于之前的设计。所提出的FDNUT-NVM锁存器在保持高可靠性的同时，实现了速度和功耗之间的最佳平衡。使用基于物理的STT-MTJ紧凑模型和商用40纳米CMOS设计套件进行仿真，结果表明，在隧穿磁阻比（TMR）为150%且电源电压为1.2 V的情况下，该锁存器的D-OUT延迟仅为7.59 ps，恢复延迟为85.92 ps，总功耗仅为 50.48μW。蒙特卡洛仿真进一步显示，来自MTJs的恢复错误率（ERR）低至0.7%。此外，即使在最坏的情况下，所提出的FDNUT-NVM锁存器也能完全容忍DNU，此时沉积的电荷量为 Qinj。而 ±2pC 的电荷量也能使其正常工作。
