隨著集成電路制造技術(shù)的不斷進(jìn)步與航天事業(yè)的持續(xù)發(fā)展,單粒子效應(yīng)對(duì)集成電路造成的影響愈發(fā)嚴(yán)重。由于SRAM具有集成度高、速度快等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用在集成電路中,而SRAM的單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)是導(dǎo)致航天發(fā)生故障的主要原因之一。此外,單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)具有機(jī)時(shí)緊張、排隊(duì)難、費(fèi)用高等問(wèn)題,因此研究SRAM的單粒子效應(yīng)仿真方法并采用仿真方法來(lái)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)具有重要意義。論文首先從器件層面研究了130nm工藝下不同LET的高能粒子入射半導(dǎo)體器件敏感區(qū)域后產(chǎn)生的瞬態(tài)電流。采用Cogenda公司的VisualTCAD工具構(gòu)建器件三維模型,在敏感區(qū)域入射不同LET值的高能粒子,分別獲得從0.4到100之間26個(gè)不同LET的瞬態(tài)電流源模型。論文采用掃描分析的方法,對(duì)SRAM的關(guān)鍵信號(hào)進(jìn)行單粒子瞬態(tài)效應(yīng)敏感性分析。根據(jù)SRAM的工作機(jī)理,提取SRAM中的關(guān)鍵信號(hào)并分析其容易受到單粒子瞬態(tài)效應(yīng)影響的敏感位置。針對(duì)每一個(gè)關(guān)鍵信號(hào),在其敏感位置采用掃描的方法注入不同LET所對(duì)應(yīng)的電流源,仿真不同LET對(duì)應(yīng)的電流源引起的電路響應(yīng),最終獲得能導(dǎo)致電路發(fā)生故障的最小LET值。分析結(jié)果表明,列譯碼器與靈敏放大器模塊中的關(guān)鍵信號(hào)對(duì)單粒子瞬... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

高能粒子入射電離示意圖

9應(yīng)、單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)、單粒子鎖定效應(yīng)與單粒子多位翻轉(zhuǎn)效應(yīng)更受學(xué)者的關(guān)注。圖2.2 常見(jiàn)單粒子效應(yīng)分類(lèi)圖當(dāng)單個(gè)高能粒子入射到反偏的PN結(jié)后，電荷收集機(jī)制會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬態(tài)電流脈沖，該瞬態(tài)脈沖沿著邏輯電路或者模擬電路傳播，形成單粒子瞬態(tài)效應(yīng)，如圖 2.3 所示。當(dāng)單粒子瞬態(tài)效應(yīng)滿(mǎn)足一定條件[13][15][16]時(shí)會(huì)導(dǎo)致電路發(fā)生故障：（1）高能粒子入射到電路敏感節(jié)點(diǎn)。（2）單粒子瞬態(tài)脈沖沿著組合電路傳播并到達(dá)鎖存器或者存儲(chǔ)單元。（3）瞬態(tài)脈沖的電流強(qiáng)度足夠改變存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)。（4）瞬態(tài)脈沖恰好出現(xiàn)在鎖存器的敏感窗口。圖2.3 單粒子瞬態(tài)脈沖產(chǎn)生與傳播示意圖在滿(mǎn)足條件（1），（2）和（4）時(shí)，瞬態(tài)脈沖在電路傳播中會(huì)由于掩蔽效應(yīng)與展寬效應(yīng)的原因?qū)е旅}沖發(fā)生縮減、變寬或被過(guò)濾的情形。掩蔽效應(yīng)主要分為 3 種，分別為邏輯掩蔽、電氣掩蔽與鎖存窗口掩蔽。邏輯掩蔽是指當(dāng)邏輯門(mén)的一個(gè)輸入端固定為一邏輯值后，其輸出值不受其他輸入邏輯的變化而改變的情況下，當(dāng)單粒子瞬態(tài)脈沖恰好出現(xiàn)其他不受影響的輸入端時(shí)，瞬態(tài)脈沖被過(guò)濾掉的一種效應(yīng)。電氣掩蔽效應(yīng)是指由于邏輯門(mén)的輸入負(fù)載、輸出負(fù)載等不同電氣特性導(dǎo)致瞬態(tài)脈沖經(jīng)過(guò)邏輯門(mén)后其脈沖寬度會(huì)變窄

（3）瞬態(tài)脈沖的電流強(qiáng)度足夠改變存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)。（4）瞬態(tài)脈沖恰好出現(xiàn)在鎖存器的敏感窗口。圖2.3 單粒子瞬態(tài)脈沖產(chǎn)生與傳播示意圖在滿(mǎn)足條件（1），（2）和（4）時(shí)，瞬態(tài)脈沖在電路傳播中會(huì)由于掩蔽效應(yīng)與展寬效應(yīng)的原因?qū)е旅}沖發(fā)生縮減、變寬或被過(guò)濾的情形。掩蔽效應(yīng)主要分為 3 種，分別為邏輯掩蔽、電氣掩蔽與鎖存窗口掩蔽。邏輯掩蔽是指當(dāng)邏輯門(mén)的一個(gè)輸入端固定為一邏輯值后，其輸出值不受其他輸入邏輯的變化而改變的情況下，當(dāng)單粒子瞬態(tài)脈沖恰好出現(xiàn)其他不受影響的輸入端時(shí)，瞬態(tài)脈沖被過(guò)濾掉的一種效應(yīng)。電氣掩蔽效應(yīng)是指由于邏輯門(mén)的輸入負(fù)載、輸出負(fù)載等不同電氣特性導(dǎo)致瞬態(tài)脈沖經(jīng)過(guò)邏輯門(mén)后其脈沖寬度會(huì)變窄，經(jīng)過(guò)多個(gè)這樣的邏輯門(mén)后，脈沖可能被消除的效應(yīng)。鎖存窗口掩蔽是指瞬態(tài)脈沖傳播到鎖存器但不在鎖存器的鎖存窗口期，導(dǎo)致瞬態(tài)脈沖沒(méi)有被鎖存而是被過(guò)濾的效應(yīng)。圖 2.4 為三種掩蔽效應(yīng)的原理圖[42]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]抗輻射SRAM的研究與設(shè)計(jì)[D]. 武書(shū)肖.電子科技大學(xué) 2017
[2]深亞微米下SET故障模擬技術(shù)的研究[D]. 葉世旺.電子科技大學(xué) 2014
[3]超深亞微米器件單粒子翻轉(zhuǎn)率計(jì)算方法研究[D]. 邵隆.西安電子科技大學(xué) 2013
[4]單粒子效應(yīng)電路模擬方法研究[D]. 劉征.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



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