隨著人類空間探索能力的不斷發(fā)展,各種衛(wèi)星、空間站、探測器越來越多的活動在廣袤的宇宙空間中。各種人造衛(wèi)星等設(shè)備的工作離不開集成電路的作用,存儲器作為集成電路中的一種重要類型,廣泛的應(yīng)用在這些宇宙空間中的飛行器上。然而集成的電路會受到宇宙輻射的影響產(chǎn)生一系列輻射效應(yīng),使得集成電路的功能受到影響甚至失效。反熔絲PROM存儲器是一種具有抗輻照能力的存儲器,本文中設(shè)計的MTM型反熔絲PROM具有制作工藝與CMOS工藝兼容性好、可靠性高、具有抗輻照能力的特點(diǎn)。本文首先分析了反熔絲存儲單元的類型并選擇了MTM型反熔絲存儲介質(zhì),并基于MTM型反熔絲設(shè)計了具有兩個2T1C結(jié)構(gòu)的存儲單元。本文還設(shè)計并分析了反熔絲PROM的兩個基本系統(tǒng)讀取系統(tǒng)與編程系統(tǒng)中各個模塊的電路原理以及工作過程,以確保電路功能的實(shí)現(xiàn)。對于PROM全電路及版圖的功能進(jìn)行了仿真,通過設(shè)置不同工藝角、溫度、電源電壓的仿真條件,驗(yàn)證了設(shè)計的電路和版圖在芯片設(shè)計的工作條件范圍內(nèi)能夠正確地實(shí)現(xiàn)功能。并通過仿真獲得了電路的讀取電阻閾值、讀取時間、電荷泵電壓上升時間等一系列電路參數(shù),為后續(xù)測試做準(zhǔn)備。本文還設(shè)計流片了耐壓能力不同的環(huán)柵與直柵NMOS器件以及模塊電路,并進(jìn)行了測試。測試了環(huán)柵器件的性能與并與電路仿真模型進(jìn)行了對比,獲得了自定義器件的測試數(shù)據(jù)。測試了這些器件的耐壓能力并對擊穿電壓進(jìn)行了統(tǒng)計和分析。測試了模塊電路的功能,并與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,驗(yàn)證了電路設(shè)計的合理性。對PROM中使用的抗輻照加固的方法進(jìn)行了研究。對前期流片的器件進(jìn)行了總劑量輻射實(shí)驗(yàn),通過對比分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),定量研究了PROM中用到的環(huán)柵器件的抗總劑量效應(yīng)性能。并進(jìn)一步采用中帶電壓法對設(shè)計中用到的高壓器件和低壓器件的輻照效應(yīng)進(jìn)行了分析,并使用Sentaurus對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了輔助分析。對高壓器件和低壓器件總劑量效應(yīng)的差異進(jìn)行了對比,并給出了產(chǎn)生這種差異的一種可能原因。本文對PROM的設(shè)計工作進(jìn)行了全面介紹,介紹了PROM的設(shè)計原理,對PROM中使用的器件進(jìn)行了前期流片,并進(jìn)行了測試以及輻照實(shí)驗(yàn)評估,為后續(xù)PROM的設(shè)計改進(jìn)工作提供依據(jù)。
【學(xué)位單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN791
【部分圖文】：

圖 2-2 256K bit 反熔絲 PROM 版圖設(shè)計元的設(shè)計 的過程中，由于 PROM 對于抗輻照性能的要求分，存儲單元本身的抗輻照能力就顯得尤為重要、高可靠、保密性、百分之百可測性、體積小、速成為了設(shè)計具有抗輻照能力的 PROM 存儲器時，較為成熟的反熔絲器件有 ONO(Oxide Nitride Oetal)型反熔絲以及柵氧化層型反熔絲。熔絲絲，存儲單元三層結(jié)構(gòu)為氧化物、氮化物、氧化 型反熔絲單元從上到下依次為 N+非晶硅極板、硅極板，構(gòu)成一個多層結(jié)構(gòu)。制造工藝中，在硅

、耦合電容等，并加入到電路網(wǎng)表中進(jìn)行的仿真。版圖設(shè)計完成之后，得藝層次表示的電路文件。隨著集成電路尺寸不斷減小，密度不斷增大，各數(shù)，如寄生電阻、寄生電容、耦合電容對電路性能的影響越來越大。后仿近實(shí)際情況的仿真。相比較前仿真加入了寄生及耦合等物理信息，但使用一致的。.4 讀出系統(tǒng)的仿真結(jié)果與分析確認(rèn)仿真方案后，針對完成設(shè)計的 PROM 版圖，使用芯片后端設(shè)計工具 C圖的網(wǎng)表進(jìn)行提取。由于 PROM 采用了具有抗總劑量輻射能力的環(huán)柵器分環(huán)柵結(jié)構(gòu)如 H 型環(huán)柵 MOS 器件在自動提取參數(shù)時會出現(xiàn)溝道長度和不準(zhǔn)確的情況，對此，還需要通過修改網(wǎng)表的方式使得相應(yīng)的器件獲得正寬參數(shù)。仿真使用 FineSimPro 進(jìn)行，該工具基于 Fast-SPICE，在仿真具有大量重電路時速度較快。將網(wǎng)表文件，激勵文件，寄生參數(shù)文件，輸入仿真工具具便能夠輸出仿真結(jié)果。讀出波形如圖 3-4 所示。

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文PROM 仿真時序分為兩部分，前一部分為 PROM 編程系統(tǒng)的初始化時序 10v 電壓后為編程時序，PROM 編程系統(tǒng)中電荷泵開始工作，將高壓傳上。.3 編程系統(tǒng)的仿真結(jié)果與分析將編程初始化時序以及編程電壓以 SPICE 激勵文件的形式輸入到仿真軟ROM 全版圖網(wǎng)表進(jìn)行仿真，仿真時長設(shè)置為 5.5μs，得到仿真結(jié)果如圖 3由于全版圖網(wǎng)表仿真耗時過長因此在后仿階段仿真時長設(shè)置多為微秒量級作中燒錄器設(shè)置的 PE 編程高壓脈沖時長為 1ms。
【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 袁鋼;王國龍;李文斌;;基于CPLD的含有PROM數(shù)字電路設(shè)計[J];計算機(jī)測量與控制;2013年02期

2 豆小平;五元自制串行E~2PROM讀寫器[J];電子世界;2005年06期

3 ;Self-programming Optical Logic Processor by using the PROM Device[J];Chinese Journal of Lasers;1996年04期

4 李伯成;E~2PROM在構(gòu)成IC卡中的讀寫[J];電子科技雜志;1994年03期

5 楊適;;新型E~2 PROM2864A—原理及應(yīng)用分析[J];集成電路應(yīng)用;1987年02期

6 許奇雄;;用PROM制作信號發(fā)生器[J];集成電路應(yīng)用;1987年05期

7 楊源;E~2PROM及其在密碼機(jī)中的應(yīng)用[J];通信保密;1988年04期

8 范佩勇;;用RAM仿真ROM調(diào)試程序[J];電子技術(shù);1988年06期

9 譚斌祿;;用E~2PROM存儲數(shù)據(jù)的CPU—EPROM飛行數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)[J];遙測遙控;1988年03期

10 徐斌;;E~2PROM芯片的性能及其應(yīng)用[J];航空精密機(jī)械工程;1988年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 王剛;新型反熔絲器件及抗總劑量輻射PROM的研究與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 夏春暉;高可靠反熔絲PROM的設(shè)計及器件輻照性能研究[D];電子科技大學(xué);2018年

2 段順艷;胎膜早破對早產(chǎn)兒影響的多中心調(diào)查研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2016年

3 馬巧玉;2544例孕婦胎膜早破發(fā)病情況調(diào)查[D];大連醫(yī)科大學(xué);2015年

4 張欽山;MTM型反熔絲PROM讀出系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2017年

5 劉從振;反熔絲PROM存儲器設(shè)計[D];東南大學(xué);2016年

6 楊可欽;反熔絲型PROM編程特性與可靠性研究[D];中國航天科技集團(tuán)公司第一研究院;2016年

7 丁小燕;PROM孕婦宮頸分泌物細(xì)菌、真菌類型及藥敏調(diào)查[D];遵義醫(yī)學(xué)院;2013年

8 張麗娟;64K BiCMOS PROM的工藝實(shí)現(xiàn)[D];沈陽工業(yè)大學(xué);2006年

9 袁小煒;基于RHBD技術(shù)的大容量抗輻照PROM的設(shè)計實(shí)現(xiàn)[D];西安電子科技大學(xué);2014年

10 張偉欣;基于Graphviz的ProM模式提取插件圖形系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

本文編號：2886808