本文關(guān)鍵詞：阻變存儲(chǔ)器的輻射效應(yīng)與加固技術(shù)的研究

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【摘要】：空間環(huán)境的特殊性對宇航電子設(shè)備的抗輻射特性提出了極高的要求。非易失存儲(chǔ)器作為宇航電子系統(tǒng)中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和程序的核心部件,必須具備一定程度的抗輻射能力,以滿足空間應(yīng)用中的性能指標(biāo)。阻變存儲(chǔ)器(RRAM)作為下一代非易失存儲(chǔ)器中最具發(fā)展?jié)摿Φ暮蜻x者之一,除了具有操作速度快、存儲(chǔ)密度高、低功耗、結(jié)構(gòu)簡單、與CMOS工藝兼容等優(yōu)點(diǎn),基于導(dǎo)電細(xì)絲的阻變機(jī)制也使得它擁有遠(yuǎn)優(yōu)于FLASH的天然抗輻射特性。以此為基礎(chǔ),本文重點(diǎn)對阻變存儲(chǔ)器的輻射效應(yīng)及加固技術(shù)進(jìn)行了研究。本文首先介紹了空間環(huán)境中的幾種輻射效應(yīng),闡述它們的產(chǎn)生機(jī)理及對半導(dǎo)體器件的影響。然后從工藝、結(jié)構(gòu)、材料、工作方式等多方面介紹了阻變存儲(chǔ)器的工作機(jī)理。為了驗(yàn)證阻變存儲(chǔ)器的抗輻射性能,重點(diǎn)研究了獨(dú)立式1Mb RRAM芯片的輻射效應(yīng)。開發(fā)出了基于FPGA的輻射效應(yīng)檢測系統(tǒng),開展了地面模擬空間輻射總劑量效應(yīng)和單粒子效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)�？倓┝啃�(yīng)會(huì)使得阻變存儲(chǔ)單元的選通NMOS管泄漏電流增大從而引起讀操作時(shí)誤判,導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)中觀察到單向的讀出數(shù)據(jù)錯(cuò)誤,這點(diǎn)通過HSPICE仿真得到驗(yàn)證。單粒子實(shí)驗(yàn)中對外圍電路進(jìn)行輻射觀察到了單粒子閂鎖現(xiàn)象,輻射存儲(chǔ)陣列未觀察到失效現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明RRAM存儲(chǔ)單元對輻射有很強(qiáng)的抵抗力,但是外圍CMOS電路和選通NMOS晶體管對輻射效應(yīng)敏感從而導(dǎo)致芯片功能和性能的退化。最后,針對失效機(jī)理,提出了對1Mb RRAM芯片進(jìn)行加固的方案。主要是通過設(shè)計(jì)或者工藝對選通晶體管以及外圍電路敏感區(qū)域進(jìn)行加固,為下一步研究打下基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP333

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本文編號(hào)：1306764