SRAM存儲單元抗單粒子翻轉(zhuǎn)研究.pdf

1、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

2、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

3、效應(yīng)的建模方法，并對本文仿真用到的Sentaurus TCAD軟件進行詳細(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Sentaurus TCAD采用混合模擬方法對存儲單元進行物理建模與器件仿真，主要包括對PMOS管進行工藝校準(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 Upse

4、t，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)閾值的影響，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閾值。本文通過