保护环对130nm体硅PMOS抗单粒子瞬态特性的影响

基于TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真软件,通过对带有不同宽度保护环的130nm体硅PMOS器件进行单粒子辐照仿真,研究了保护环结构对深亚微米器件因单粒子辐照所产生的寄生双极效应.仿真结果表明,保护环结构能够大幅缩短器件SET(Single Event Transient)电流的脉冲宽度,有效抑制寄生双极电荷收集,这种抑制作用随着保护环宽度增加而增强,最终趋于稳定.通过对加固器件的面积和抗辐射性能的折衷考虑,改进了保护环结构,并以宽度为0.38μm的保护环为例,证明了改进后的结构能够在保证器件抗单粒子性能及电学特性,同时节省29.4%的面积.

基于GaN的DC/DC变换器总剂量与单粒子辐射损伤效应研究

对基于GaN的DC/DC变换器进行了总剂量、单粒子及耦合辐照效应研究,讨论了DC/DC变换器在特定负载及电压条件下,输出电压、输出电流、输出效率随不同辐照条件的变化。试验结果表明,使用GaN MOSFET开关管的DC/DC变换器在总剂量、单粒子及耦合辐照条件下,均表现出了优异的抗辐照性能,即输出电压、输出电流、输出效率等性能在三种辐照条件下均没有发生明显的退化。该DC/DC变换器实现了抗总剂量辐照能力大于1 kGy(Si)和抗单粒子LET≥75 MeV·cm^(2)·mg^(-1),表明使用基于GaN的DC/DC变换器未来可广泛应用于航空、航天等供电系统领域。

SRAM型大规模FPGA的抗单粒子翻转设计与试验验证

对SRAM型大规模FPGA进行了抗单粒子翻转(SEU)设计研究,提出了具体的有效减弱单粒子翻转效应影响的设计方法,并利用兰州重离子加速器(HIRFL)束流终端开展了单粒子效应模拟实验,对设计方法的有效性进行了试验验证。为星载信号处理机的抗单粒子翻转设计提供了参考依据。

面向空间辐照环境的星载高速数字接口芯片设计方法

针对空间应用的高速串行接口芯片易受单粒子辐照而出现误码的问题,提出了一种面向空间辐照环境的星载高速数字接口芯片设计方法。首先,针对空间辐照诱发单比特错误导致高速串行接口传输出错问题,计算辐照时的高速串行接口误码率最劣值;然后,通过误码率最劣值计算出辐照环境下高速串行接口无误码传输所需的增益;最后,采用叠加编码增益及辐照干扰的高速串行接口链路评价模型,计算出高速串行接口物理编码子层(PCS)中不同编码方式的编码增益,并评估编码增益对辐照降低高速串行接口误码率的补偿效果,根据补偿效果选择RS-8B/10B级联编码作为PCS编码。采用该高速数字接口芯片设计方法设计了一款速率为3.125 Gb/s的抗辐照高速串行接口芯片,其面积为4.84 mm^2,典型功耗为207 mW。单粒子辐照试验结果表明,对比传统设计方法,新的设计方法将芯片的单比特错误阈值提升了9 MeV·cm^2/mg。