Flash存储器的研究和生产己经进入成熟阶段,但随着微电子产业的快速发展,Flash存储器的设计和生产过程中仍然面临着诸如器件尺寸缩小的限制、编程速度与电压和功耗之间的矛盾等多方面的挑战,Flash存储器的设计成为当今半导体技术领域,尤其是DSP芯片等微处理芯片设计领域门槛最高的方向之一。随着数字信号处理器及存储器应用领域的不断扩大,在面积、性能等因素之外,Flash存储器的设计也不断面临更新的挑战,例如极限条件下的稳定性和可靠性,以及空间环境、高能物理实验等条件下的抗辐射性等。针对应用领域需求,本文设计了一种新型的1M bit Flash存储器,设计要求该存储器在极限条件下具有较高的工作稳定性,且具备总剂量50K rad(Si)的抗辐射性能。论文根据Flash存储器的单元特性及总体设计要求,首先确定了存储器的阵列架构、系统架构,进行了功能模块的划分和各项参数的设定。针对50K rad(Si)的抗辐射指标,分别对存储单元和外围电路进行了改进设计。在存储单元的设计中,通过对硅MOS器件及浮栅存储器件辐射损伤机理的分析,采用了环形栅结构加固存储单元和阵列NMOS选择管的单元设计方案。在外围电路的设计中,对部分易受辐射影响的器件及单元进行了加固设计,并对带隙基准源电路及灵敏放大器电路等进行了优化和改进。在总剂量50K rad(Si)的辐射下,正电荷泵的失效是非挥发存储器发生退变的最主要因素,本文设计了一种全新的ZMOS结构正电荷泵,该方案的正电荷泵工作范围更宽且受辐射影响极小。通过汉明纠错功能电路,实现了对错误码元的检测与纠正,有效提高了存储器的稳定性。最后,论文对1M bit Flash存储器的版图实现进行了研究与设计,并对各模块及存储器整体进行了全面的前、后仿真验证及对比。本文的Flash存储器在电压、功耗、访问速度等指标均达到设计参数标准的基础上,对相关电路结构进行了辐射加固设计及验证,有较好的应用前景和技术优势。