本文關鍵詞：阻變存儲器的輻射效應與加固技術的研究

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【摘要】：空間環(huán)境的特殊性對宇航電子設備的抗輻射特性提出了極高的要求。非易失存儲器作為宇航電子系統(tǒng)中存儲數據和程序的核心部件,必須具備一定程度的抗輻射能力,以滿足空間應用中的性能指標。阻變存儲器(RRAM)作為下一代非易失存儲器中最具發(fā)展?jié)摿Φ暮蜻x者之一,除了具有操作速度快、存儲密度高、低功耗、結構簡單、與CMOS工藝兼容等優(yōu)點,基于導電細絲的阻變機制也使得它擁有遠優(yōu)于FLASH的天然抗輻射特性。以此為基礎,本文重點對阻變存儲器的輻射效應及加固技術進行了研究。本文首先介紹了空間環(huán)境中的幾種輻射效應,闡述它們的產生機理及對半導體器件的影響。然后從工藝、結構、材料、工作方式等多方面介紹了阻變存儲器的工作機理。為了驗證阻變存儲器的抗輻射性能,重點研究了獨立式1Mb RRAM芯片的輻射效應。開發(fā)出了基于FPGA的輻射效應檢測系統(tǒng),開展了地面模擬空間輻射總劑量效應和單粒子效應的實驗。總劑量效應會使得阻變存儲單元的選通NMOS管泄漏電流增大從而引起讀操作時誤判,導致實驗中觀察到單向的讀出數據錯誤,這點通過HSPICE仿真得到驗證。單粒子實驗中對外圍電路進行輻射觀察到了單粒子閂鎖現象,輻射存儲陣列未觀察到失效現象。實驗結果表明RRAM存儲單元對輻射有很強的抵抗力,但是外圍CMOS電路和選通NMOS晶體管對輻射效應敏感從而導致芯片功能和性能的退化。最后,針對失效機理,提出了對1Mb RRAM芯片進行加固的方案。主要是通過設計或者工藝對選通晶體管以及外圍電路敏感區(qū)域進行加固,為下一步研究打下基礎。
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP333

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本文編號：1306764