摘要：针对单粒子效应引起的航天器SRAM数据错误问题,提出一种基于错误检查纠正(ECC)与完整性检测器相结合的系统级SRAM在线检测错误电路。ECC采用(39,32)汉明码设计,实现数据被访问时自动纠正易发性的单比特错误。完整性检测器基于哈希算法进行主动循环检测设计,在ECC检查的基础上,实现对数据的周期性检查,有效防止ECC错检错纠。基于CMOS 0.18μm工艺实现在线检错电路。仿真结果表明,该电路在读写内存数据的情况下能够修复1 bit错误,并能检测出多位错误,极大地提高了SRAM的抗SEU性能。

摘要：应用质子直线加速器进行了静态随机存取存储器(SRAM)的单粒子效应模拟实验研究。采用金箔散射法降低质子束流,研制了弱流质子束测量系统,测量散射后的质子束流,实验测得SRAM质子单粒子翻转截面为10-14cm2/bit量级。利用重离子加速器和锎源进行了SRAM的单粒子效应实验。研究其单粒子翻转截面与重离子线性能量传输(LET)值的关系,得到了单粒子翻转阈值和饱和截面。实验表明252Cf源单粒子翻转截面与串列加速器的重离子单粒子翻转截面一致,说明对于SRAM,可以用252Cf源替代重离子加速器测量单粒子翻转饱和截面。与中国原子能研究院、东北微电子研究所合作开展了国内首次重离子微束单粒子效应实验。建立了大规模集成电路重离子微束单粒子效应实验方法,找到了国产SRAM的单粒子翻转敏感区。应用14MeV强流中子发生器进行了SRAM单粒子效应实验,测得了64K位至4M位SRAM器件14MeV中子单粒子翻转截面。用α源进行SRAM单粒子效应辐照实验,模拟封装材料中的232Th和238U杂质发射出的α粒子导致的单粒子翻转。测量α粒子射入SRAM导致的单粒子翻转错误数,计算单粒子翻转截面和失效率,比较三种器件的抗单粒子翻转能力,为器件的选型提供依据。并开展了路由器的α粒子辐照实验,复演了路由器在自然环境中的出错情况,为路由器的设计改进提供了依据。

摘要：本文设计了一种通过在版图布局中引入伪集电极的方法来提高锗硅异质结双极晶体管(Si Ge HBT)抗单粒子性能的方法.利用半导体器件模拟工具,针对加固前后的Si Ge HBT开展了单粒子效应仿真模拟,分析了伪集电极对Si Ge HBT电荷收集机理的影响.结果表明,引入的伪集电极形成的新的集电极-衬底结具有较大的反偏能力,加固后Si Ge HBT伪集电极通过扩散机理,大量收集单粒子效应产生的电荷,有效地减少了实际集电极的电荷收集量,发射极、基极电荷收集量也有不同程度的降低,加固设计后Si Ge HBT的单粒子效应敏感区域缩小,有效的提高了Si Ge HBT器件抗单粒子效应辐射性能.此项工作的开展为Si Ge HBT电路级单粒子效应抗辐射加固设计打下良好的基础.

摘要：铁电场效应晶体管具有非挥发性、低功耗、读写速度快等优异的存储性能,是最有前景的新型半导体存储器件之一.为促进铁电场效应晶体管在辐射环境中的应用,本文利用计算机辅助设计软件对全耗尽绝缘体上硅氧化铪基铁电场效应晶体管存储单元的单粒子效应进行研究,分析了重离子不同入射位置及角度和漏极偏置电压对存储单元相关特性的影响.结果表明:重离子入射位置改变不会使氧化铪铁电层中相应的极化状态发生反向,但会影响存储单元输出电压瞬态变化,最敏感区域靠近漏-体结区域;随着重离子入射角度减小,存储单元输出电压峰值增大,读数据“0”时入射角度变化的影响更为明显;存储单元输出电压峰值受漏极偏置电压调制,读数据“1”时调制效应更为明显.本工作为全耗尽绝缘体上硅氧化铪基铁电场效应晶体管存储单元抗单粒子效应加固设计提供理论依据和指导.

摘要：机理分析和地面重离子试验显示,受高能粒子影响,脉宽调制型(Pulse-Width Modulation,PWM)电压调节器容易产生单粒子瞬态(Single Event Transient,SET)和功能失效。文章分析了可能产生上述异常的原因,提出了一些抗单粒子效应的改进设计建议,最后给出了一种基于器件冗余的系统级SEE防护设计方案,在实验室环境下模拟验证了此方案对单粒子效应防护的有效性。该方案可以为有关航天电子设备设计提供参考。

摘要：利用计算机辅助设计(technology computer aided design,TCAD)软件针对N型阱电阻的单粒子效应开展仿真研究,结果表明单个重离子入射到N阱电阻中会造成器件输出电流的扰动.经过对电阻的工作机理和单粒子效应引入的物理机制进行分析,结果表明重离子在N阱电阻中产生的电子-空穴对中和了N阱电阻中的空间电荷区,使得N阱电阻的阻抗瞬间减小、电流增大,且空间电荷区被破坏的面积越大瞬态电流的峰值越高.随着阱结构中的高浓度过剩载流子被收集,单粒子效应的扰动会消失.但N阱电阻独特的长宽比设计导致器件中的过剩载流子收集效率低、单粒子效应对阱电阻的扰动时间长.文中还对影响N阱电阻单粒子效应的其他因素开展了研究,结果表明重离子的线性能量传输(linear energy transfer,LET)值越高、入射位置距离输入电极越远,N阱电阻的单粒子效应越严重.此外,适当缩短N阱电阻的长度、提高阱电阻的输入电压、降低电路电流可以增强其抗单粒子效应表现.

摘要：分析了核裂变与聚变情况下,典型能量的中子与半导体器件反应,所产生的次级粒子及其能谱分布。根据中子所能导致的最恶劣情况,讨论了65nm工艺尺寸下,半导体静态存储器的单粒子效应,并给出了TCAD仿真的结果。结果显示,商用6管单元难以避免中子单粒子效应的发生。双互锁存储单元(DICE)结构在高密度设计时,也由于电荷共享效应,发生了单粒子翻转。由于电荷共享效应难以用SPICE仿真的方法得到,TCAD仿真更适用于中子单粒子免疫的SRAM设计验证。最后,讨论了65nm工艺下,中子单粒子免疫的SRAM设计,指出6管单元加电容的方式,可能是更有竞争力的方案。

摘要：针对国产锗硅异质结双极晶体管(SiGeHBTs),采用半导体器件模拟工具,建立SiGeHBT单粒子效应三维损伤模型,研究影响SiGeHBT单粒子效应电荷收集的关键因素.分析比较重离子在不同位置入射器件时,各电极的电流变化和感生电荷收集情况,确定SiGeHBT电荷收集的敏感区域.结果表明,集电极/衬底结内及附近区域为集电极和衬底收集电荷的敏感区域,浅槽隔离内的区域为基极收集电荷的敏感区域,发射极收集的电荷可以忽略.此项工作的开展为下一步采用设计加固的方法提高器件的抗辐射性能打下了良好的基础.

摘要：单粒子效应电路级建模与仿真是近年来的热点问题。为实现更高的准确度和更精细的机制分析,研究了单粒子瞬态受重离子入射位置的影响并解析建模,基于纳米尺度测试芯片的辐照试验结果验证了仿真方法的准确性。以此为基础开发了瞬时辐射效应仿真软件TREES,其输入文件为GDSII格式的版图,软件中通过解析版图提取所有有源区的形状、尺寸信息。软件还包括其他用户自定义选项,包括重离子LET值、待分析区域、激励设置等。输出文件包括对应单次入射的波性文件、单粒子效应敏感区热点图、单粒子效应截面数据等。软件第1版实现了与商用设计流程相集成,可作为Cadence工具栏中的嵌入式软件。软件第2版为不依赖于上下游商业软件的独立软件。本工作可用于评价单元电路或中小规模单粒子效应敏感性,对于熟悉电路级仿真的设计人员,可用于在设计阶段快速评价集成电路的抗辐射加固性能。

摘要：为了降低系统中单粒子效应(SEE)敏感器件所产生的危害,开展了辐射环境下系统可能发生单粒子效应的敏感器件及参数的研究。在综合考虑系统自检/修复功能的基础上,给出了破坏性和非破坏性SEE对系统连续性、完好性及可用性的影响。结合非计划中断维修时间的长短情况,给出了系统中存储位与失效率的关系,建立了系统可接受的单粒子效应敏感器件失效率的分配计算方法。该算法可以满足系统规定的连续性、完好性和可用性指标要求,为系统在选型阶段进行初步设计的指标分配计算提供依据。