阻变存储器的辐射效应与加固技术的研究

发布时间：2017-12-19 03:32

  本文关键词：阻变存储器的辐射效应与加固技术的研究

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【摘要】：空间环境的特殊性对宇航电子设备的抗辐射特性提出了极高的要求。非易失存储器作为宇航电子系统中存储数据和程序的核心部件,必须具备一定程度的抗辐射能力,以满足空间应用中的性能指标。阻变存储器(RRAM)作为下一代非易失存储器中最具发展潜力的候选者之一,除了具有操作速度快、存储密度高、低功耗、结构简单、与CMOS工艺兼容等优点,基于导电细丝的阻变机制也使得它拥有远优于FLASH的天然抗辐射特性。以此为基础,本文重点对阻变存储器的辐射效应及加固技术进行了研究。本文首先介绍了空间环境中的几种辐射效应,阐述它们的产生机理及对半导体器件的影响。然后从工艺、结构、材料、工作方式等多方面介绍了阻变存储器的工作机理。为了验证阻变存储器的抗辐射性能,重点研究了独立式1Mb RRAM芯片的辐射效应。开发出了基于FPGA的辐射效应检测系统,开展了地面模拟空间辐射总剂量效应和单粒子效应的实验。总剂量效应会使得阻变存储单元的选通NMOS管泄漏电流增大从而引起读操作时误判,导致实验中观察到单向的读出数据错误,这点通过HSPICE仿真得到验证。单粒子实验中对外围电路进行辐射观察到了单粒子闩锁现象,辐射存储阵列未观察到失效现象。实验结果表明RRAM存储单元对辐射有很强的抵抗力,但是外围CMOS电路和选通NMOS晶体管对辐射效应敏感从而导致芯片功能和性能的退化。最后,针对失效机理,提出了对1Mb RRAM芯片进行加固的方案。主要是通过设计或者工艺对选通晶体管以及外围电路敏感区域进行加固,为下一步研究打下基础。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP333

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本文编号：1306764