空间辐射能量吸收率测量

辐射能量吸收率(REA)是一个与线性能量传输(LET)类似的物理量,可用于研究航天器在空间辐射环境中的安全问题。测量REA的设备要比测量LET的设备简单得多,所以REA适合于空间应用。文章介绍了基于硅半导体探测器的REA测量原理,并给出探测系统的设计方案。

MOSFET单粒子翻转效应的二维数值模拟

用MEDICI二维模拟软件对MOSFET的单粒子翻转现象进行了计算 ,力图从理论上建立分析器件单粒子翻转的可靠手段 .通过输入不同粒子的线性能量传输值 ,得到了某一结构器件的翻转概率与线性能量传输值的关系曲线 .分析了不同结构参数的变化对单粒子翻转的影响 .模拟得到的结果与电荷漏斗模型相吻合 。

一款抗单粒子瞬态加固的偏置电路

通过增加一个NMOP、PMOS和一个电阻组成的单粒子瞬态抑制电路,设计了一种新的抗单粒子瞬态加固的偏置电路,该偏置电路具有较高抗单粒子瞬态能力.为了证实其抗单粒子能力,基于SIMC 130nm CMOS工艺设计了传统的及提出的抗单粒子瞬态两种结构的偏置电路.仿真结果表明,对于提出的加固偏置电路,由单粒子引起的瞬态电压和电流的变化幅值分别减小了约80.6%和81.2%;同时增加的单粒子瞬态抑制电路在正常工作状态下不消耗额外功耗,且所占用的芯片面积小,也没有引入额外的单粒子敏感结点.

一种高温单粒子效应测试系统的设计与实现

航天器件在空间环境中存在着单粒子效应,根据研究可知高温会提升单粒子效应的敏感性,因此为了更好地评估器件的抗辐射性能,有必要建立一套高温单粒子效应测试系统.通过建立高温单粒子效应测试系统,选择ASIC和SRAM进行高温测试实验,完成了电路高温下的单粒子效应检测,证明了温度提升单粒子效应敏感性的事实.

铁电存储器的单粒子效应试验研究

铁电存储器在航天领域具有很大的应用潜力,研究其辐射效应对其今后的宇航应用有重要意义.利用重离子加速器对1 Mbit铁电存储器进行了单粒子辐射效应试验,分析了铁电存储器的单粒子效应类型及其机理,进行了静态测试模式和动态测试模式的对比试验研究,得到了该铁电存储器发生单粒子翻转的线性能量传输阈值和单粒子翻转截面,以及发生单粒子闩锁的线性能量传输阈值.该试验结果为铁电存储器的空间应用及加固设计提供了参考.

倒装SRAM型FPGA单粒子效应防护设计验证

在倒装芯片的单粒子效应防护设计验证中,重离子在到达器件敏感区前要经过几百微米的衬底材料,需要计算器件敏感区中离子的线性能量传输(LET)值。采用兰州重离子加速器加速的55 Me V/μ58Ni离子对基于倒装的Xilinx公司550万门现场可编程门阵列(FPGA)实现的典型系统的单粒子效应防护设计进行了试验验证,采用SRIM、FLUKA和GEANT等不同方法对试验中的LET值进行了分析,同时将SRIM分析的典型结果与基于磁偏转飞行时间法的试验数据进行了比较,发现与现有的重离子分析结果有一定差异。因此在防护验证中采用离子LET作为主要参数的情况下,应对重离子(尤其是高能段)的LET的计算方法进行约定,以规范试验过程,增强数据的可比性。

宇航VDMOS器件单粒子辐射加固技术综述

宇航用功率VDMOS器件是航天器电源系统中实现功率转换的核心元器件之一。针对航天器对宇航用功率VDMOS器件的发展需求,在总结国内外宇航用功率VDMOS器件产品及技术发展现状的基础上,对比分析了宇航用功率VDMOS器件在技术水平、系列化程度、长期可靠性和系统应用等方面存在的主要差距。对我国宇航用功率VDMOS器件的主要任务进行了展望。

一种提升抗单粒子能力的新型超结结构

为了提升超结器件在空间辐照环境下的可靠性,针对额定电压为700 V的超结器件提出了一种新型结构.加固的结构在标准SJVDMOS平面栅的基础上刻蚀掉部分栅极,同时引入了一个肖特基接触来提升器件的抗单粒子能力.2D synopsyssentaurus TCAD对器件进行了仿真建模,并通过单粒子的瞬态仿真来评估器件的SEE性能,仿真结果表明加固之后的器件在单粒子效应下的整体安全工作区大幅增加,器件抗单粒子烧毁和抗单粒子栅穿的能力都明显提升,同时新型结构的电学性能也维持了良好的水平.

14 nm FinFET器件单粒子瞬态特性研究

为评估鳍式场效应晶体管(FinFET)的本征抗辐射能力,本文通过三维工艺计算机辅助设计(TCAD)仿真研究了14 nm FinFET工艺的单粒子瞬态(SET)特性。研究结果表明,在不同的线性能量传输(LET)值及不同的入射位置下,FinFET器件具有不同的单粒子敏感性。SET脉冲宽度随LET值的增大而展宽。此外,SET特性与粒子轰击位置的关系呈现出复杂性。对于低LET值(LET≤1 MeV·cm^(2)/mg),SET特性与重离子的入射位置具有很强的依赖性;对于高LET值(LET>10 MeV·cm^(2)/mg),由于加强了衬底的电荷收集,SET特性与粒子轰击位置的依赖性减弱。

PMOS晶体管工艺参数变化对SRAM单元翻转恢复效应影响的研究

基于Synopsys公司3D TCAD器件模拟,该文通过改变3种工艺参数,研究65 nm体硅CMOS工艺下PMOS晶体管工艺参数变化对静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)存储单元翻转恢复效应的影响。研究结果表明:降低PMOS晶体管的P+深阱掺杂浓度、N阱掺杂浓度或调阈掺杂浓度,有助于减小翻转恢复所需的线性能量传输值(Linear Energy Transfer,LET);通过降低PMOS晶体管的P+深阱掺杂浓度和N阱掺杂浓度,使翻转恢复时间变长。该文研究结论有助于优化SRAM存储单元抗单粒子效应(Single-Event Effect,SEE)设计,并且可以指导体硅CMOS工艺下抗辐射集成电路的研究。

VA140的单粒子闩锁试验研究

专用集成电路是为特定用户或特定电子系统制作的集成电路,具有高性能、高可靠性等优点。专用集成电路VA140是中国暗物质卫星有效载荷硅微条探测器的关键器件。为测试VA140的抗单粒子闩锁特性,设计了简单的测试系统。应用兰州近代物理研究所重离子加速器进行测试,得到了有效试验数据。对试验数据进行处理,得到了VA140的闩锁截面与线性能量传输值的关系曲线、VA140的闩锁阈值及饱和截面,为其航天应用提供必要试验依据。

离子径迹特征与纳米反相器链单粒子瞬态的关联性研究

相同线性能量传输值(linear energy transfer,LET)、不同能量和种类的离子在径迹特征方面存在差异,导致这些离子在组合逻辑电路中产生的单粒子瞬态(single event transients,SET)有所不同,这种现象随着电路特征工艺尺寸的缩减逐渐凸显.开展离子径迹特征与纳米组合逻辑电路SET的关联性研究对准确预估纳米器件在轨单粒子效应软错误率具有重要意义.本文以65 nm互补金属氧化物半导体工艺的体硅反相器链为研究载体,建立了反相器链的三维器件物理模型,开发了体硅中离子径迹的粒子输运计算程序,基于器件物理和粒子输运的耦合仿真,研究了相同LET值的高低能离子(低能离子能量小于10 MeV·n^(–1),高能离子能量介于几十MeV·n^(–1)和几百MeV·n^(–1)之间)在反相器链中所产生的SET脉宽差异.研究结果表明:增加高低能离子每核子能量比率,或者在该比率相近时提高LET值,会使得具有相同LET值的高低能离子的径迹差异变大,进而导致两者产生的SET脉宽差异更明显;离子径迹特征对SET的影响与离子入射角度存在一定的依赖关系,但与反相器链偏置电压的关联性不强.

抗辐射加固高压NMOS器件的单粒子烧毁效应研究

由于施加高栅极工作电压,使得器件容易发生重离子辐射损伤效应,其中,重大的重离子辐射损伤效应是单粒子栅穿效应(SEGR)和单粒子烧毁效应(SEB)。本文介绍了抗辐射加固高压SOI NMOS器件的单粒子烧毁效应。基于抗辐射加固版图和p型离子注入工艺,对高压器件进行抗辐射加固,提高器件的抗单粒子烧毁能力,并根据电路中器件的电特性规范,设计和选择关键器件参数。通过仿真和实验结果研究了单粒子烧毁效应。实验结果表明,抗辐射加固器件在单粒子辐照情况下,实现了24 V的高漏极工作电压,线性能量传输(LET)阈值为83.5 MeV·cm^(2)/mg。

质子引入的6T SRAM单粒子翻转截面预测模型

提出了一种基于SOI工艺6T SRAM单元质子辐射的单粒子饱和翻转截面的预测模型,该模型通过器件物理来模拟辐照效应,利用版图和工艺参数来预测质子引入的单粒子饱和翻转截面。该模型采用重离子的SPICE测试程序对质子辐射的翻转截面进行预测,该方法简单高效,测试实例表明在0.15μm SOI工艺下,预测的质子引入的单粒子翻转饱和截面和实际测试的翻转截面一致。