一种用于UHF RFID标签的低功耗PIE解码与BLF生成电路

提出了一种全新的低功耗PIE(Pulse Interval Encoded)解码及反向散射链路频率BLF(Backscatter Link Frequency)生成电路,用于符合EPC Gen2协议的无源超高频射频识别(UHF RFID)芯片。该电路在读写器发送命令时,产生控制信号。所产生信号控制两个积分器生成三个比较电压,并通过两个比较器进行比较,完成对PIE信号的解码;同时控制另一积分器,产生参考电压,控制弛张振荡器生成符合协议要求的BLF。基于TSMC0.18μm CMOS工艺的仿真结果表明,本文所提出电路在1V工作电压下功耗为1.36μW,采用该结构的芯片可以提高工作距离以及读取速率。

屏蔽栅沟槽MOSFET单粒子微剂量效应研究

以屏蔽栅沟槽(SGT)MOSFET为研究对象,研究了重离子诱发的单粒子微剂量效应的现象及物理机理。对不同偏置电压下的30 V SGT MOSFET进行重离子辐照试验,分析了重离子轰击后器件转移特性曲线的变化趋势,揭示单粒子微剂量效应的退化规律。研究发现重离子入射会引起器件的亚阈值电流增大,导致阈值电压负向漂移,且负栅压下器件的亚阈值电压负向漂移更严重。试验结果结合TCAD仿真进一步揭示在栅氧化层侧墙处Si/SiO_(2)界面的带正电的氧化物陷阱电荷是导致器件阈值电压和亚阈值电压等参数退化的主要原因。研究结果可为SGT MOSFET单粒子微剂量效应评估和建模提供指导。

工作气压对直流磁控溅射Mo薄膜的影响

利用直流磁控溅射技术在单晶Si(110)基底上制备Mo薄膜,分析了工作气压对沉积速率、表面质量及微观结构的影响。结果表明:薄膜的沉积速率随压强的增大而增加;低气压下沉积的Mo薄膜表面质量较好且结构致密,高气压下沉积的Mo薄膜表面质量较差且结构疏松;在工作气压为0.8 Pa时,制备的Mo薄膜晶粒尺寸与微观应力值最小。

低成本和商业卫星元器件抗辐射保证流程研究

为严格控制低成本卫星和商业卫星的研制成本,并缩短研制周期,有效手段之一是采用工业级器件、普军级器件,甚至是商用货架(Commercial Off-The-Shelf,COTS)器件。但是,研制成本与空间辐射环境适应性之间的矛盾是低等级器件和COTS器件在空间应用时需解决的主要问题。在分析低成本卫星和商业卫星空间辐射环境的基础上,结合NASA、ESA对低等级器件提出的评估筛选标准,思考了低成本卫星和商业卫星用电子器件抗辐射加固保证流程,为后续制定低成本卫星用元器件质量保证体系和大纲提供支撑。

用于双陀螺组合的DC/DC模块失效分析

针对应用在双陀螺组合中的DC/DC模块输入级VDMOS内引线熔断、输出级整流二极管发生短路的问题进行了失效分析。通过分析可知,DC/DC模块失效是由于其输出端整流二极管击穿短路,导致输入端电流异常增大,致使VDMOS的源极内引线过流熔断。通过对故障树进行试验和排查,整流二极管击穿是由于DC/DC模块瞬时启动重载使模块内部功率调节时产生个别幅度较高的电压毛刺;并且两路陀螺组合同时启动时,电源母线负载较大致使输入端的电压波动较大;加之整流二极管能量耐受力不够,三方面的原因共同造成DC/DC模块整流二极管被电压击穿,从而引发DC/DC模块失效。此外,根据失效原因提出了在DC/DC模块输出整流二极管两端并联RC吸收网络的改进措施。

典型国产双极工艺宇航用稳压器单粒子闩锁效应研究

通过对某国产双极工艺宇航用稳压器进行不同LET值重离子辐照试验,实时监测器件输出电压的变化幅度和器件供电管脚电流,准确评估了器件抗单粒子效应性能。研究结果表明器件发生单粒子瞬态效应阈值小于5 MeV·cm2·mg-1,当辐照重离子LET值增加至37.37 MeV·cm2·mg-1时,诱发器件产生单粒子闩锁效应,器件供电管脚电流由6 mA陡增至24 mA。在分析重离子试验数据的基础上,借助脉冲激光获得了器件内部单粒子效应敏感区域位置和结构特征。分析认为由于芯片内部多个功能模块共用一个隔离岛,同一个隔离岛内的器件之间形成的寄生PNP管与隔离岛内NPN管形成了PNPN可控硅结构,当入射重离子LET值足够大时将诱发寄生PNPN结构导通,进入闩锁状态。采用模拟软件Spectre实现了电参数级的瞬态故障注入模拟,复现了该双极工艺结构下单粒子闩锁效应现象。

一种功率运算放大器失效机理的研究

对一种功率运算放大器的失效问题进行了研究并分析了失效机理。功率运算放大器在测试时发生失效,同时,-20 V供电电源电压在加电过程中存在波动。通过内部目检发现失效芯片内部驱动晶体管及相连的金属均存在过流烧毁形貌。对失效功率运算放大器和良好功率运算放大器进行红外热成像分析,失效器件的温升总体比台温高10℃。通过失效分析,供电电源发生快速突跳导致了功率运算放大器内的晶体管在导通和关断之间快速切换形成热量累积效应,从而导致器件烧毁,造成功率运算放大器过流失效。对电源输出波形异常原因进行分析,电源限流过小导致电源电压降低,从而造成加电时快速突跳。最后,搭建测试电路对功率运算放大器进行复现实验,进一步证明了器件的失效机理。

星载ASIC芯片单粒子效应检测及在轨翻转率预估

为获得某星载专用集成电路(ASIC)控制运算芯片在轨单粒子翻转率,开展了不同线性能量传递(LET)值重离子辐照试验,并根据试验结果量化评估了该芯片抗单粒子翻转效应性能并获得了单粒子翻转截面。试验结果表明不带检错纠错(EDAC)功能的ASIC芯片静态随机存取存储器(SRAM)区单粒子翻转阈值低于1.7 MeV·cm2·mg-1,并随着重离子LET值增加,单粒子翻转位数迅速上升;带EDAC功能的ASIC芯片的单粒子翻转阈值为3.7 MeV·cm2·mg-1。根据试验获得的单粒子翻转截面,参考卫星飞行任务轨道参数和空间辐射环境计算得到了芯片在轨翻转率,无EDAC功能器件的在轨翻转率为1.29×10-6 bit-1·d-1,有EDAC功能器件为1.19×10-6 bit-1·d-1。分析结果表明经过辐射加固后,具有EDAC功能的ASIC控制运算芯片抗单粒子效应性能可以满足卫星在轨运行要求。

超声波检测技术在塑封元器件中的应用

超声波检测是一种非常重要的无损检测方法,能灵敏地探测塑封器件的内部缺陷。分别在超声波扫描的单点扫描工作模式、截面扫描工作模式、层扫描工作模式和穿透式扫描工作模式下,结合X光检测技术对霍尔电路元器件进行了检测。分析了霍尔电路器件超声波扫描检测结果中出现内部分层问题的主要因素,提出了利用超声波扫描检测技术对大批量元器件进行筛选检测时需要注意的问题。分析结果对提高塑封元器件可靠性具有一定的指导意义。

晶体振荡器停振失效分析与结构设计优化

论述了宇航用国产某型号温度补偿晶体振荡器在真空环境下停振的失效机理,通过与良品的对比验证试验和对其内部电路的测试与分析,证实了结构设计缺陷是导致晶体振荡器在真空状态下停振的主要原因。通过相应的结构设计优化和加强验证试验,消除了该型号晶体振荡器的故障隐患,并针对该类元器件的问题,提出了相关的建议。

一种集成稳压器的失效机理分析

对一种集成稳压器的失效问题进行了研究并分析了失效机理。通过内部目检、微光分析、扫描电镜及能谱分析,定位了集成稳压器的失效点。采用仿真和实验分别对稳压器的失效原因进行了分析和验证,搭建了输出端到公共端存在电流通路的等效电路,计算并仿真了等效电路的I-V模型,测试结果表明,仿真I-V特性曲线与实际I-V特性曲线高度一致。通过复现试验,确认了导致稳压器失效的原因是输入端的高能量外部过电应力致使过热保护管开启,并在过流与过热的条件下产生与电流方向一致的电迁移痕迹,从而使过热保护管的集电极和发射极短路,引发稳压器失效。

一种锂离子电池管理芯片的失效定位

针对一种锂离子电池管理芯片的失效定位进行了研究。某单机在测试时由于锂离子电池管理芯片失效,导致所采集的电压数据间歇异常跳变。经一致性分析,发现失效锂离子电池管理芯片老炼后的转换功耗和回读功耗与同批次芯片相比异常增加。通过微光分析和版图对比,发现失效芯片中菊花链电流比较器的NMOS管存在漏电缺陷。对比较器工作原理进行进一步分析,并分析了SCLK接口和CNVST接口的翻转阈值与功耗变化量之间的关系,确认了芯片失效是由于NMOS管漏电所导致,且通过电老炼可以暴露NMOS管的漏电缺陷。最后,针对器件功耗变化量与内部NMOS管漏电之间的关系进行了仿真和计算,定量验证了锂离子电池管理芯片老炼后功耗的增加是由于比较器NMOS管漏电引起的。

片式钽电容器二氧化锰层固有批次性质量缺陷失效分析

对一起由于片式钽电容器二氧化锰层固有质量缺陷引起的批次性质量问题进行深入分析,结果显示钽芯周围阴极二氧化锰层质量结构上存在规律性分布不均,会导致产品加电、断电过程中冲击电流向钽芯底面顶点位置集中而引发失效,该案例反映出目前片式钽电容器业内在阴极二氧化锰层控制上还存在盲区,结合已有的剖面数据和目前行业制造水平对二氧化锰层控制要求进行了初步给定,但由于尚缺乏系统二氧化锰层可靠性研究数据,故业内厂家仍需进一步优化工艺参数,累积可靠性数据,完备工艺控制和质量控制方法。

宇航用塑封器件质量保证方案研究

随着技术的进步和国外对高等级器件的禁运,低等级塑封器件在宇航产品中的使用比例逐年地增加。由于低等级塑封器件不是为宇航用产品所设计的,故其在宇航产品中运用时存在诸如密封、分层、吸湿和挥发等问题。低等级塑封器件在应用于宇航产品之前必须对其进行质量保证,制定相应的质量保证方案以确保所有的、应用于宇航产品上的元器件在额定条件下的失效率达到10^(-9)/h的水平。

8T-全局曝光CMOS图像传感器单粒子翻转及损伤机理

针对卫星轨道上空间辐射环境引起的光学相机性能退化问题,采用8晶体管(8T)-全局曝光互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器进行重离子辐照实验。实验结果显示,不同功能模块寄存器发生单粒子翻转,导致输出图像出现不同的异常模式,主要表现为输出图像“卡零”、若干相邻列输出异常、整幅图像“花屏”等。结合器件的不同子电路功能、工艺结构和工作原理,分析重离子入射器件微观作用过程对宏观图像异常模式的影响,深入探讨器件不同功能模块单粒子翻转的敏感性和损伤机理。研究结果可为CMOS图像传感器加固设计、单粒子地面模拟实验方法及标准和评估技术的建立提供重要参考。