本文關(guān)鍵詞：SRAM存儲單元抗單粒子翻轉(zhuǎn)研究　出處：《安徽大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 存儲單元 單粒子效應(yīng) 臨界LET閾值 工藝參數(shù)

【摘要】：隨著人類對外太空深入探索,航天電子設(shè)備所要面臨輻射環(huán)境也愈復(fù)雜。對于航天器中的集成電路而言,存儲器占據(jù)極其重要的地位。存儲器的抗輻射性能的高低直接影響航天設(shè)備的穩(wěn)定性。當(dāng)單個粒子入射電路時,可能會導(dǎo)致存儲單元數(shù)據(jù)變化,即單粒子翻轉(zhuǎn)。隨著工藝尺寸的不斷縮減,電路集成度逐步提高,單個粒子對存儲器的危害日益嚴(yán)重。傳統(tǒng)的加固技術(shù),如:SOI工藝,其成本高且自身寄生的效應(yīng)對電路帶來的危害是不可忽視的,而通過增加冗余存儲節(jié)點的電路級加固技術(shù)需要額外的面積開銷,同時電路集成度的提高導(dǎo)致這種設(shè)計思想已面臨失效。本文針對單粒子對SRAM存儲單元的影響進(jìn)行研究,并提出一種相應(yīng)的加固方法。論文工作內(nèi)容如下:首先簡單介紹輻射環(huán)境以及電離輻射效應(yīng),并從電路、工藝、版圖、系統(tǒng)四個層次介紹國內(nèi)外現(xiàn)有的存儲單元加固方法;對于電離輻射效應(yīng),詳細(xì)介紹幾種常見單粒子效應(yīng)及其產(chǎn)生的機理,其中包括單粒子轟擊半導(dǎo)體器件后電荷的產(chǎn)生以及收集過程;從電路級、器件級、.電路與器件混合級這三個方面闡述了單粒子效應(yīng)的建模方法,并對本文仿真用到的SentaurusTCAD軟件進(jìn)行詳細(xì)的介紹。其次介紹了 SRAM6T存儲單元的結(jié)構(gòu)及工作原理,并使用SentaurusTCAD采用混合模擬方法對存儲單元進(jìn)行物理建模與器件仿真,主要包括對PMOS管進(jìn)行工藝校準(zhǔn),并使用PMOS管與集總參數(shù)模型的NMOS管搭建6T單元,并對其讀寫功能進(jìn)行仿真驗證;使用不同能量的單粒子轟擊存儲單元,其存儲信息會發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)(Single Event Upset,SEU)和翻轉(zhuǎn)恢復(fù)(Upset Reversal)兩種現(xiàn)象,在此基礎(chǔ)上研究不同角度入射、工作電壓、管間距對兩種現(xiàn)象的臨界LET(Linear Energy Transfer)閡值的影響,仿真結(jié)果表明可以利用翻轉(zhuǎn)恢復(fù)效應(yīng)這一機理對存儲單元進(jìn)行抗輻射加固。最后通過模擬不同工藝摻雜濃度的變化對存儲單元翻轉(zhuǎn)恢復(fù)效應(yīng)的影響,發(fā)現(xiàn)改變器件模型中P+深阱濃度、N阱濃度、調(diào)閾摻雜濃度會影響存儲單元翻轉(zhuǎn)恢復(fù)的時間和臨界LET閡值。本文通過對摻雜濃度進(jìn)行調(diào)整,減小了翻轉(zhuǎn)恢復(fù)所需的時間,并降低恢復(fù)效應(yīng)的臨界LET閾值,從而實現(xiàn)了對SRAM存儲單元的加固。
[Abstract]:With the in-depth exploration of outer space, aerospace electronic equipment will face radiation environment more complex. For the integrated circuit in the spacecraft, memory occupies an extremely important position. The stability of memory anti radiation performance directly affects the level of aerospace equipment. When a single particle incident circuit, may lead to changes in the data storage unit, i.e. SEU. With the shrinking size of integrated circuit technology, and gradually improve, the harm to the memory of the single particle becomes more and more serious. The traditional reinforcement technology, such as SOI technology, the harm of high cost and its effect on the parasitic circuit can not be ignored, and the circuit level redundancy storage node reinforcement technology need area overhead, and the integrated circuit are improving the design idea has been facing failure. Based on the single particle of SRAM storage single Research on the influence of element, and proposes a corresponding reinforcement method. The contents are as follows: first introduces the radiation environment and the effects of ionizing radiation, and from the circuit, process, layout, the four level system introduced the domestic and foreign existing storage unit for reinforcement method; the effects of ionizing radiation, introduces several common single mechanism the effect of particles, including the charge generation of single particle bombardment of semiconductor devices and the collection process; from the circuit level, the device level, mixed level circuit and device. The three aspects of the modeling method of single particle effect, and a detailed introduction to the use of SentaurusTCAD simulation software. Secondly introduces the structure and the working principle of SRAM6T storage unit, and use the SentaurusTCAD hybrid simulation method for modeling and Simulation of the physical device storage unit, including the PMOS tube The process of calibration, and use PMOS to build the 6T pipe unit and the lumped parameter model of NMOS tube, and simulated the read write function; single particle bombardment using different energy storage unit, which stores the information will occur SEU (Single Event, Upset, SEU) and turn (Upset Reversal) two recovery a study on the phenomenon, different incident angle, on the basis of working voltage, critical LET tube spacing on the two phenomena (Linear Energy Transfer) of the threshold value, the simulation results show that using inversion recovery effect of this mechanism on the storage unit of radiation hardened. Finally with different doping concentration recovery process simulation effect of storage unit in turn, found that changing device model in deep well P+ concentration, N concentration of wells, adjusting the threshold concentration will affect the storage unit to turn over the recovery time and the critical LET threshold based on the mixed. The miscellaneous concentration is adjusted to reduce the time needed for the reversal recovery and reduce the critical LET threshold of the recovery effect, thus strengthening the SRAM storage unit.

【學(xué)位授予單位】：安徽大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

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本文編號：1398246