摘要：高密度CMOS工艺SRAM对单粒子锁定极端敏感的特性使其在空间应用时必须采取相应的防护策略。对于抗辐照能力较弱的CTOS,电路级防护成为提高系统可靠性的一项重要内容。利用激光单粒子效应试验装置,对CYPRESS公司的CY62167DV30LL型SRAM开展了一系列单粒子锁定效应试验。通过对试验结果进行线性拟合,计算出该款SRAM维持电压为1.5~1.6 V,维持电流为9.9~11.2 mA。根据维持电流、维持电压、工作电流、工作电压,对能否采用电路级防护做出判断。提出了电源限流和分压电阻两种电路级防护方法,并定量计算出电源限流取值和分压电阻取值范围。以往文献中电阻只是作为锁定被触发后限流的一种手段,并不能阻止器件发生锁定,本研究发现在满足一定条件下分压电阻可达到退出锁定的目的。两种防护方法均通过脉冲激光试验进行了验证。

摘要：利用飞秒脉冲激光对氮化镓(GaN)功率器件进行单粒子烧毁效应定量评估技术研究,针对器件结构建立脉冲激光有效能量传输模型,理论计算了激光有效能量与重离子线性能量传输(LET)的等效关系并开展了试验验证.考虑器件材料反射率与吸收系数对激光的影响,针对介质层界面间的激光多次反射进行参数修正,减小有源区有效能量计算误差.选择一款氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT)与一款肖特基势垒二极管(SBD)功率器件作为典型案例,分别开展飞秒脉冲激光正面与背部辐照试验,计算诱发单粒子烧毁的有效能量,并得到不同入射激光波长的烧毁等效LET阈值,对比了模型理论计算值与实际测量值.同时,研究结果对材料参数未知的GaN功率器件,提供了正面与背部辐照模型的激光试验波长选择参考.该工作将为激光定量评估空间用GaN等宽禁带半导体器件的单粒子烧毁效应机理研究及加固设计与验证提供技术支撑.

摘要：随着集成电路设计制造的全球化,芯片存在被植入硬件木马的隐患.目前的硬件木马检测方法中,逻辑测试激活硬件木马的概率较低,侧信道检测受电路工艺偏差、硬件木马面积影响较大.本文提出基于激光注入的硬件木马检测方法,通过诱发数据翻转主动激活硬件木马触发逻辑,同时可以定位硬件木马触发逻辑的物理位置.采用1064 nm皮秒脉冲激光成功激活了基于FPGA的异步累加器型硬件木马.研究表明对于具有逻辑触发结构的硬件木马,激光注入方法与硬件木马的触发条件无关.通过设计高覆盖率的注入方式,能够高概率的激活硬件木马.

摘要：利用脉冲激光模拟试验装置对IDT公司0.13μm工艺IDT71V416SSRAM的单粒子效应进行了试验研究。在3.3V正常工作电压下,试验测量了单粒子翻转阈值和截面、单粒子闩锁阈值和闩锁电流及其与写入数据和工作状态的关系。单粒子翻转试验研究表明,该器件对翻转极敏感,测得的翻转阈值与重离子、质子试验结果符合较好;该器件对多位翻转较敏感,其中2位翻转占绝大部分且其所占比例随辐照激光能量增加而增大,这与重离子试验结果也一致。单粒子闩锁试验分析了闩锁效应的区域性特点,发现了器件闩锁电流呈微小增大的现象,即表现出单粒子微闩锁效应,分析了这种现象对传统的抗闩锁电路设计可能造成的影响。

摘要：基于0.13μm部分耗尽绝缘体上硅(PD-SOI)工艺,设计了一款片上反相器链(DFF)单粒子瞬态(SET)脉宽测试电路并流片实现,SET脉宽测试范围为105~3150 ps,精度为±52.5 ps。利用重离子加速器和脉冲激光模拟单粒子效应试验装置对器件进行了SET脉宽试验。采用线性能量传输(LET值)为37.6 MeV·cm^2/mg的86Kr离子触发了反相器链的三级脉宽传播,利用脉冲激光正面测试器件触发了相同级数的脉宽,同时,激光能量值为5500pJ时触发了反相器链的双极放大效应,脉宽展宽32.4%。通过对比激光与重离子的试验结果,以及明确激光到达有源区的有效能量的影响因子,建立了激光有效能量与重离子LET值的对应关系,分析了两者对应关系偏差的原因。研究结果可为其他种类芯片单粒子效应试验建立激光有效能量与重离子LET值的对应关系提供参考。

摘要：基于建立的不同工艺尺寸的CMOS器件模型,利用TCAD器件模拟的方法,针对不同工艺CMOS器件,开展了不同工艺尺寸CMOS器件单粒子闩锁效应(SEL)的研究。研究表明,器件工艺尺寸越大,SEL效应越敏感。结合单粒子闩锁效应触发机制,提出了保护带、保护环两种器件级抗SEL加固设计方法,并通过TCAD仿真和重离子试验验证防护效果,得出最优的加固防护设计。结果表明,90nm和0.13μm CMOS器件尽量选用保护带抗SEL结构,0.18μm或更大工艺尺寸CMOS器件建议选取保护环抗SEL结构。

摘要：利用脉冲激光单粒子效应试验装置,开展了两种CMOS SRAM器件IDT71V416S和K6R4016V1D单粒子闭锁(SEL)效应的研究。基于CMOS电路结构SEL效应的机理及触发条件,分析两种CMOS器件的闩锁响应特性,设计了两种CMOS器件SEL效应防护电路,并探讨了两种防护电路的适用范围及限流电阻、恒流源电流的选取。利用脉冲激光和重离子辐照试验验证了两种防护方法的防护效果。结果表明,当器件工作电流和闩锁维持电流相差不大时,加入限流电阻虽能降低闩锁电流幅值,但电路不能自动退出闩锁状态。恒流源限流防护电路不但降低了SEL电流的幅值,而且自动退出闩锁状态,能更有效地减缓CMOS器件电路级闩锁效应。

摘要：线性器件的单粒子瞬态脉冲效应(SET)具有瞬发性和传播性,其对星用电子系统和设备的在轨故障定位及防护设计造成较大困难,已成为威胁航天器可靠性的重要因素之一.星用电子设备需要对所采用线性器件的SET特征进行细致的试验评估,以确定其最坏情况,并在此基础上结合具体应用电路特点进行有针对性的滤波等防护设计.本文以典型的星用线性器件LM124运算放大器作为研究对象,利用脉冲激光对其SET特征进行试验评估,得到宽度为35μs、幅度为7.2 V的最坏情况SET参数.利用Hspice仿真验证LM124的SET特性与规律,针对最坏情况SET,仿真设计了外围滤波电路,研究不同减缓电路参数对SET脉冲的抑制效果,确定出最优电路参数.再次利用脉冲激光试验检验滤波电路对最坏情况SET的减缓效果,结果表明采用最优参数设计的滤波电路对最坏情况SET有较好的抑制作用,能够满足通常的应用电路需求.

摘要：基于130nm体硅CMOS工艺,设计了具有不同阱/衬底接触与MOS管有源区间距、NMOS有源区与PMOS有源区间距的反相器链,利用脉冲激光试验开展了不同设计和不同工作电压下CMOS电路的单粒子闩锁效应敏感性研究.结果表明,随着阱/衬底接触与MOS管有源区的间距减小,以及NMOS与PMOS有源区间距的增大,电路抗SEL效应能力增强.此外,不同工作电压下电路的SEL效应规律表明,电压越大,反相器电路的SEL电流越大,且随着阱/衬底接触与MOS管有源区间距的减小以及NMOS与PMOS有源区间距的增大,电路出现SEL效应的开启电压增大.结合CMOS中寄生结构和单粒子闩锁效应触发机制,分析了相关因素影响电路单粒子闩锁效应敏感性的内在机制.

摘要：针对65 nm体硅CMOS工艺触发器链,利用脉冲激光研究了敏感节点间距、加固结构和测试数据类型等因素对电路的单粒子翻转效应(SEU)敏感度的影响。研究表明:敏感节点间距增大可有效提高双互锁存(dual interlocked storage cell,DICE)结构触发器链的抗SEU性能,但当敏感节点间距较大(如>4.0μm)时,间距增大的器件加固效果减弱;触发器单元中NMOS管经保护漏结构加固、PMOS管经保护环结构加固后其SEU敏感度明显降低;不同数据测试模式下触发器链的SEU敏感度不同,这可能与不同模式下单元中的敏感晶体管类型不同有关。此外,脉冲激光作为一种地面模拟手段,可有效用于确定单粒子敏感器件设计的最佳间距和验证防护效果。