纳米集成电路软错误敏感性评估与缓解技术研究
发布时间：2021-06-22 01:16
集成电路是航空航天电子系统的核心部件,工作于空间环境下的集成电路易受到粒子轰击而引发单粒子效应,进而可能会引起系统的性能退化甚至功能失效,因此对集成电路软错误敏感性评估与缓解技术的研究对保证航天任务的顺利进行具有重要意义。随着集成电路工艺技术进入纳米时代,一些新现象、新效应的产生使得传统针对大尺寸器件与电路所开发的软错误敏感性评估方法与缓解技术难以适用。经典双指数电流源在微米级乃至深亚微米级集成电路的软错误敏感性评估中发挥了重要作用,而在纳米级的应用中其适用性有所减弱。传统的单粒子瞬态效应在纳米级逐渐表现为单粒子多瞬态,这给集成电路的软错误敏感性评估与缓解技术的研究带来了新的挑战。此外,随着集成电路工艺技术向三维集成方向发展,三维集成技术可在对体积、性能等要求更高的空间应用环境中发挥重要作用,因此有必要对其展开软错误敏感性评估的研究。本文针对纳米级数字集成电路软错误敏感性评估与缓解技术研究中的几个关键问题展开研究,主要工作包括:（1）纳米集成电路单粒子瞬态脉冲建模研究。集成电路软错误敏感性评估是可靠性设计的基础,为提高其评估的准确性,有必要对粒子轰击所产生的脉冲进行建模研究。纳米集成电...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【图文】：
敏感半径及其作用范围[55]
国内外对于3DIC的软错误敏感性评估的研究还不是特别充分，产业界的研究工作主要集中在3DIC的互连性能提升与热管理等方面[87-90]。文献[91]采用MITLincoln实验室开发的3D集成技术实现了一款3DSOISRAM，其三维结构如图1-18所示。在此基础上研究了该款SOISRAM的单粒子效应。辐射过程中采用了4.8MeV到500MeV的质子以及14MeV的中子进行辐射测试，图1-19中给出了质子辐射下3DSRAM中各层管芯的翻转截面。研究结果表明，质子垂直入射下各层管芯的翻转截面具相似，而在倾角入射条件下，第二层管芯的翻转截面会比其它两层稍低。图1-18150nmSOI工艺三维结构[91]Fig.1-18150nmSOI3Dstructure[91]
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-32-STISTISTIn+p+p+N-wellN-wellcontactP-substrateSourceDrainIonse-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+e-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+YXSTISTISTIn+p+N-wellN-wellcontactP-substrateDrainIonse-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+e-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+YXa)粒子轰击PMOS晶体管b)粒子轰击漏/阱结a)IonstrikePMOSb)IonstrikeDrain/Welljunction图2-7粒子轰击PMOS晶体管与漏/阱结Fig.2-7IonstrikePMOSandDrain/Welljunction图2-8不同LET值下漏/阱结与PMOS晶体管的电荷收集量Fig.2-8CollectedchargewithdifferentLETforPMOSanddrain/welljunction从仿真结果可以看到，漏/阱结只是收集到了粒子入射器件后直接电离的电荷，而无法收集到由双极放大效应所产生的额外电荷。因此，其收集到的电荷量在各LET下均小于PMOS晶体管所收集到的电荷。而当将漏/阱结所收集电荷与考虑双极放大效应所计算的电荷收集量相加时，其结果接近于粒子轰击PMOS晶体管所收集的电荷量。结果表明所提出的方法能够有效地评估双极放大效应所导致的电荷收集。2.4复合双指数电流源模型研究2.4.1瞬时电荷收集当电离的带电粒子入射器件时，会在其径迹周围产生高密度的电子空穴对，
本文编号：3241818
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：139 页
【学位级别】：博士
【图文】：
敏感半径及其作用范围[55]
国内外对于3DIC的软错误敏感性评估的研究还不是特别充分，产业界的研究工作主要集中在3DIC的互连性能提升与热管理等方面[87-90]。文献[91]采用MITLincoln实验室开发的3D集成技术实现了一款3DSOISRAM，其三维结构如图1-18所示。在此基础上研究了该款SOISRAM的单粒子效应。辐射过程中采用了4.8MeV到500MeV的质子以及14MeV的中子进行辐射测试，图1-19中给出了质子辐射下3DSRAM中各层管芯的翻转截面。研究结果表明，质子垂直入射下各层管芯的翻转截面具相似，而在倾角入射条件下，第二层管芯的翻转截面会比其它两层稍低。图1-18150nmSOI工艺三维结构[91]Fig.1-18150nmSOI3Dstructure[91]
哈尔滨工业大学工学博士学位论文-32-STISTISTIn+p+p+N-wellN-wellcontactP-substrateSourceDrainIonse-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+e-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+YXSTISTISTIn+p+N-wellN-wellcontactP-substrateDrainIonse-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+e-e-e-e-e-e-e-h+h+h+h+h+h+h+YXa)粒子轰击PMOS晶体管b)粒子轰击漏/阱结a)IonstrikePMOSb)IonstrikeDrain/Welljunction图2-7粒子轰击PMOS晶体管与漏/阱结Fig.2-7IonstrikePMOSandDrain/Welljunction图2-8不同LET值下漏/阱结与PMOS晶体管的电荷收集量Fig.2-8CollectedchargewithdifferentLETforPMOSanddrain/welljunction从仿真结果可以看到，漏/阱结只是收集到了粒子入射器件后直接电离的电荷，而无法收集到由双极放大效应所产生的额外电荷。因此，其收集到的电荷量在各LET下均小于PMOS晶体管所收集到的电荷。而当将漏/阱结所收集电荷与考虑双极放大效应所计算的电荷收集量相加时，其结果接近于粒子轰击PMOS晶体管所收集的电荷量。结果表明所提出的方法能够有效地评估双极放大效应所导致的电荷收集。2.4复合双指数电流源模型研究2.4.1瞬时电荷收集当电离的带电粒子入射器件时，会在其径迹周围产生高密度的电子空穴对，
本文编号：3241818
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