纳米静态随机存储器低能质子单粒子翻转敏感性研究

针对65,90,250 nm三种不同特征尺寸的静态随机存储器基于国内和国外质子加速器试验平台,获取了从低能到高能完整的质子单粒子翻转截面曲线.试验结果表明,对于纳米器件1 MeV以下低能质子所引起的单粒子翻转截面比高能质子单粒子翻转饱和截面最高可达3个数量级.采用基于试验数据和器件信息相结合的方法,构建了较为精确的复合灵敏体积几何结构模型,在此基础上采用蒙特卡罗方法揭示了低能质子穿过多层金属布线层,由于能量岐离使展宽能谱处于布拉格峰值的附近,通过直接电离方式将能量集中沉积在灵敏体积内,是导致单粒子翻转截面峰值的根本原因.并针对某一轨道环境预估了低能质子对空间质子单粒子翻转率的贡献.

纳米静态随机存储器质子单粒子多位翻转角度相关性研究

器件特征尺寸的减小带来单粒子多位翻转的急剧增加,对现有加固技术带来了极大挑战.针对90 nm SRAM(static random access memory,静态随机存储器)开展了中高能质子入射角度对单粒子多位翻转影响的试验研究,结果表明随着质子能量的增加,单粒子多位翻转百分比和多样性增加,质子单粒子多位翻转角度效应与质子能量相关.采用一种快速计算质子核反应引起单粒子多位翻转的截面积分算法,以Geant4中Binary Cascade模型作为中高能质子核反应事件发生器,从次级粒子的能量和角度分布出发,揭示了质子与材料核反应产生的次级粒子中,LET(linear energy transfer)最大,射程最长的粒子优先前向发射是引起单粒子多位翻转角度相关性的根本原因.质子能量、临界电荷的大小是影响纳米SRAM器件质子多位翻转角度相关性的关键因素.质子能量越小,多位翻转截面角度增强效应越大;临界电荷的增加将增强质子多位翻转角度效应.