纳米体硅CMOS工艺逻辑电路单粒子效应研究
发布时间：2022-07-29 12:44
空间辐射环境对宇航电子系统构成严峻的可靠性威胁。纳米集成电路具有高性能、高集成度等优点,是未来宇航电子系统的必然选择。辐射效应严重影响纳米集成电路的可靠性,尤其是单粒子效应,限制它广泛用于宇航电子系统。随着集成电路工艺节点的缩小,集成电路晶体管密度提高、工作电压降低、工作频率增加等变化和空间多种辐射效应并存、温度变化范围广等特点导致纳米逻辑电路的单粒子效应研究愈发具有挑战性。本文深入研究纳米体硅CMOS工艺逻辑电路中单粒子效应的产生与传播受电路工作电压、频率和版图结构这些电路内在因素以及温度和总剂量两种空间环境变量的影响规律及其机理。针对纳米逻辑电路中单粒子翻转（SEU）软错误的传播规律,研究传播规律受电路工作电压、工作频率的影响,量化了SEU软错误的传播概率模型;在考虑触发器内主从锁存器的SEU截面差异的基础上,提出改进现有SEU软错误的传播模型,有效提高了现有模型的准确性;并且基于改进的模型,结合实验和仿真,提出定量评估触发器链逻辑电路单粒子软错误动态截面的方法。针对版图结构对纳米逻辑电路中单粒子瞬态（SET）的影响,重点研究了保护环加固与商用版图结构电路对单粒子多瞬态效应的敏感性...
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 空间辐射环境
1.3 逻辑电路的辐射效应
1.3.1 单粒子效应和总剂量效应
1.3.2 逻辑电路的单粒子效应
1.4 国内外研究现状
1.4.1 纳米逻辑电路SEU软错误传播规律
1.4.2 版图结构对纳米逻辑电路SET影响
1.4.3 总剂量对纳米逻辑电路SEE影响
1.4.4 温度对纳米逻辑电路SEE影响
1.5 论文研究内容和目标
第2章 纳米逻辑电路SEU软错误传播规律的研究
2.1 本章引论
2.2 逻辑电路SEU传播模型分析和仿真验证
2.2.1 现有的逻辑电路SEU传播模型分析
2.2.2 现有的逻辑电路SEU传播模型仿真验证
2.2.3 改进的逻辑电路SEU传播模型
2.3 改进的逻辑电路SEU传播模型的实验验证
2.3.1 电路设计及实验方法
2.3.2 实验结果及讨论
2.4 改进的逻辑电路SEU传播模型的应用
2.4.1 触发器SEU软错误的加固策略
2.4.2 逻辑电路SEE软错误动态截面评估
2.5 单粒子软错误传播规律的影响因素
2.5.1 电路设计
2.5.2 组合逻辑延迟时间的影响
2.5.3 入射粒子LET值的影响
2.5.4 触发器抗SEU性能的影响
2.5.5 逻辑电路单粒子软错误截面的预测
2.6 本章小结
第3章 版图结构对纳米逻辑电路SET影响的研究
3.1 本章引论
3.2 电路设计及实验方法
3.2.1 电路设计
3.2.2 实验方法
3.3 实验结果及讨论
3.3.1 SET脉冲宽度测量精度和测量下限的标定
3.3.2 SET脉冲宽度展宽因子的标定
3.3.3 重离子垂直入射实验结果及分析
3.3.4 重离子斜入射实验结果及分析
3.3.5 激光微束单粒子效应实验结果及分析
3.3.6 对比分析和讨论
3.4 本章小结
第4章 总剂量对纳米逻辑电路SEE影响的研究
4.1 本章引论
4.2 实验方法
4.3 总剂量致静态漏电流变化
4.4 总剂量对逻辑电路SEU的影响
4.4.1 实验结果
4.4.2 实验结果讨论
4.5 总剂量对逻辑电路SET的影响
4.5.1 实验结果
4.5.2 实验结果讨论
4.6 本章小结
第5章 温度对纳米逻辑电路SEE影响的研究
5.1 本章引论
5.2 电路设计及实验方法
5.2.1 电路设计
5.2.2 实验方法
5.3 温度对逻辑电路SEU影响
5.3.1 实验结果
5.3.2 实验结果讨论
5.4 温度对逻辑电路SET的影响
5.4.1 实验结果
5.4.2 实验结果讨论
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 论文创新点
6.3 需进一步开展的研究
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Temperature and drain bias dependence of single event transient in 25-nm FinFET technology[J]. 秦军瑞,陈书明,李达维,梁斌,刘必慰. Chinese Physics B. 2012(08)
[2]SET传播过程中的脉冲展宽效应[J]. 梁斌,陈书明,刘必慰,刘征. 半导体学报. 2008(09)
硕士论文
[1]组合电路SET若干效应及软错误率分析[D]. 杜延康.国防科学技术大学 2011
[2]标准单元抗单粒子瞬态效应版图加固技术与验证方法研究[D]. 刘真.国防科学技术大学 2011
本文编号：3666490
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 空间辐射环境
1.3 逻辑电路的辐射效应
1.3.1 单粒子效应和总剂量效应
1.3.2 逻辑电路的单粒子效应
1.4 国内外研究现状
1.4.1 纳米逻辑电路SEU软错误传播规律
1.4.2 版图结构对纳米逻辑电路SET影响
1.4.3 总剂量对纳米逻辑电路SEE影响
1.4.4 温度对纳米逻辑电路SEE影响
1.5 论文研究内容和目标
第2章 纳米逻辑电路SEU软错误传播规律的研究
2.1 本章引论
2.2 逻辑电路SEU传播模型分析和仿真验证
2.2.1 现有的逻辑电路SEU传播模型分析
2.2.2 现有的逻辑电路SEU传播模型仿真验证
2.2.3 改进的逻辑电路SEU传播模型
2.3 改进的逻辑电路SEU传播模型的实验验证
2.3.1 电路设计及实验方法
2.3.2 实验结果及讨论
2.4 改进的逻辑电路SEU传播模型的应用
2.4.1 触发器SEU软错误的加固策略
2.4.2 逻辑电路SEE软错误动态截面评估
2.5 单粒子软错误传播规律的影响因素
2.5.1 电路设计
2.5.2 组合逻辑延迟时间的影响
2.5.3 入射粒子LET值的影响
2.5.4 触发器抗SEU性能的影响
2.5.5 逻辑电路单粒子软错误截面的预测
2.6 本章小结
第3章 版图结构对纳米逻辑电路SET影响的研究
3.1 本章引论
3.2 电路设计及实验方法
3.2.1 电路设计
3.2.2 实验方法
3.3 实验结果及讨论
3.3.1 SET脉冲宽度测量精度和测量下限的标定
3.3.2 SET脉冲宽度展宽因子的标定
3.3.3 重离子垂直入射实验结果及分析
3.3.4 重离子斜入射实验结果及分析
3.3.5 激光微束单粒子效应实验结果及分析
3.3.6 对比分析和讨论
3.4 本章小结
第4章 总剂量对纳米逻辑电路SEE影响的研究
4.1 本章引论
4.2 实验方法
4.3 总剂量致静态漏电流变化
4.4 总剂量对逻辑电路SEU的影响
4.4.1 实验结果
4.4.2 实验结果讨论
4.5 总剂量对逻辑电路SET的影响
4.5.1 实验结果
4.5.2 实验结果讨论
4.6 本章小结
第5章 温度对纳米逻辑电路SEE影响的研究
5.1 本章引论
5.2 电路设计及实验方法
5.2.1 电路设计
5.2.2 实验方法
5.3 温度对逻辑电路SEU影响
5.3.1 实验结果
5.3.2 实验结果讨论
5.4 温度对逻辑电路SET的影响
5.4.1 实验结果
5.4.2 实验结果讨论
5.5 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 论文创新点
6.3 需进一步开展的研究
参考文献
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]Temperature and drain bias dependence of single event transient in 25-nm FinFET technology[J]. 秦军瑞,陈书明,李达维,梁斌,刘必慰. Chinese Physics B. 2012(08)
[2]SET传播过程中的脉冲展宽效应[J]. 梁斌,陈书明,刘必慰,刘征. 半导体学报. 2008(09)
硕士论文
[1]组合电路SET若干效应及软错误率分析[D]. 杜延康.国防科学技术大学 2011
[2]标准单元抗单粒子瞬态效应版图加固技术与验证方法研究[D]. 刘真.国防科学技术大学 2011
本文编号：3666490
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