利用加速器重离子进行SRAM单粒子效应研究

报导了利用北京大学串列静电加速器提供的重离子对两类静态随机存储器进行单粒子效应的实验和测量。给出了两类静态随机存储器的单粒子效应翻转截面随线性能量转移值的变化关系曲线。     

利用加速器提供的重离子进行SRAM单粒子效应研究

报导了利用北京大学串列静电加速器提供的重离子对两类静态随机存储器进行单粒子效应的实验和测量。给出了两类静态随机存储器的单粒子效应翻转戴面随线性能量转移值的变化关系曲线。     

中子单粒子效应研究现状及进展

回顾了中子单粒子研究的国内外发展情况,介绍了近几年西北核技术研究所在西安脉冲堆开展的低能中子单粒子效应研究进展。比较了稳态与脉冲工况下中子单粒子效应的异同性;分析了含有SRAM结构器件随着特征尺寸的减小,中子单粒子效应敏感性加剧的物理机制。分析认为目前中子单粒子效应已成为小尺寸大规模互补金属氧化物半导体器件的主要中子效应表现;中子辐射效应研究中,除了位移损伤效应以外还必需重视由中子电离造成的中子单粒子效应。     

中子单粒子效应TCAD仿真

分析了核裂变与聚变情况下,典型能量的中子与半导体器件反应,所产生的次级粒子及其能谱分布。根据中子所能导致的最恶劣情况,讨论了65 nm工艺尺寸下,半导体静态存储器的单粒子效应,并给出了TCAD仿真的结果。结果显示,商用6管单元难以避免中子单粒子效应的发生。双互锁存储单元（DICE）结构在高密度设计时,也由于电荷共享效应,发生了单粒子翻转。由于电荷共享效应难以用SPICE仿真的方法得到,TCAD仿真更适用于中子单粒子免疫的SRAM设计验证。最后,讨论了65 nm工艺下,中子单粒子免疫的SRAM设计,指出6管单元加电容的方式,可能是更有竞争力的方案。     

中子单粒子效应TCAD仿真

分析了核裂变与聚变情况下,典型能量的中子与半导体器件反应,所产生的次级粒子及其能谱分布。根据中子所能导致的最恶劣情况,讨论了65nm工艺尺寸下,半导体静态存储器的单粒子效应,并给出了TCAD仿真的结果。结果显示,商用6管单元难以避免中子单粒子效应的发生。双互锁存储单元(DICE)结构在高密度设计时,也由于电荷共享效应,发生了单粒子翻转。由于电荷共享效应难以用SPICE仿真的方法得到,TCAD仿真更适用于中子单粒子免疫的SRAM设计验证。最后,讨论了65nm工艺下,中子单粒子免疫的SRAM设计,指出6管单元加电容的方式,可能是更有竞争力的方案。     

累积剂量影响静态随机存储器单粒子效应敏感性研究

本文利用60Coγ源和兰州重离子加速器,开展不同累积剂量下,静态随机存储器(static random access memory,SRAM)单粒子效应敏感性研究,获取不同累积剂量下SRAM器件单粒子效应敏感性的变化趋势,分析其辐照损伤机理.研究表明,随着累积剂量的增加,SRAM器件漏电流增大,影响存储单元低电平保持电压、高电平下降时间等参数,导致"反印记效应".研究结果为空间辐射环境中宇航器件的可靠性分析提供技术支持.     

半导体器件单粒子效应的加速器模拟实验

着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级,从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。实验测得静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面为10-7 cm2·bit-11量级,单粒子翻转重离子LET阈值为4～8MeV·cm2/mg,重离子单粒子翻转饱和截面为10-7 cm2·bit-1量级。     

半导体器件单粒子效应的加速器模拟实验

 着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级，从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。实验测得静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面为10^-7 cm²·bit^-11量级，单粒子翻转重离子LET阈值为4～8MeV·cm²/mg，重离子单粒子翻转饱和截面为10^-7 cm²·bit^-1量级。     

纳米DDR SRAM器件重离子单粒子效应试验研究

针对90 nm和65 nm DDR（双倍数率）SRAM器件,开展与纳米尺度SRAM单粒子效应相关性的试验研究。分析了特征尺寸、测试图形、离子入射角度、工作电压等不同试验条件对单粒子翻转（SEU）的影响和效应规律,并对现有试验方法的可行性进行了分析。研究表明:特征尺寸减小导致翻转截面降低,测试图形和工作电压对器件单粒子翻转截面影响不大;随着入射角度增加,多位翻转的增加导致器件SEU截面有所增大;余弦倾角的试验方法对于纳米器件的适用性与离子种类和线性能量转移（LET）值相关,具有很大的局限性。     

宇航器件中的单粒子效应及其加速器地面模拟

描述了宇航半导体器的单粒子效应的危害和研究方法，并介绍了用重离子加速器进行地面模拟研究的概况。     

重离子在半导体器件中引起的单粒子效应

重离子引起的单粒子效应是威胁航天器安全的重要因素之一 ,利用加速器进行地面模拟是研究单粒子效应的重要手段 .概述了单粒子效应研究的历史和现状,讨论了单粒子效应研究的基本方法 ,最后简要介绍了在兰州重离子加速器上已开展的单粒子效应研究工作. Single event effects (SEE ′s) have been observed in semiconductor device in space since 1975. It has been verified from many spaceflight tests that single event effect induced by cosmic ray is one of the important sources of anomalies and malfunctions of spacecraft. Initially, a brief outline of space radiation environment is given. The history and recent trends were described, and basic methods and necessary facilities for SEE testing were also discussed. Finally, the research ...     

电离总剂量对纳米SRAM器件单粒子翻转敏感性的影响

电离总剂量（TID）与单粒子效应（SEE）是纳米SRAM器件在航天应用中的主要威胁。随着CMOS工艺的进步,两种辐射效应在纳米SRAM器件中的协同效应出现了一些新现象,有必要进一步开展深入研究。利用γ射线以及不同种类重离子对两款纳米SRAM器件开展了辐照实验,研究了不同辐照参数、测试模式以及数据图形条件下,电离总剂量对单粒子翻转（SEU）敏感性的影响。研究结果表明,γ射线辐照过后,存储单元中反相器开关阈值减小,漏电流增大,导致SRAM存储单元抗翻转能力降低,SEU截面有明显增大;未观察到"印记效应",数据图形对测试结果没有明显影响;多位翻转（MBU）比例无明显变化。     

北京HI-13串列加速器上单粒子效应辐射装置简介

在北京HI-13串列加速器上建立了微电子器件单粒子效应地面模拟辐照试验装置. 利用Q3D磁谱仪的高分辨特性和散焦特性, 获得了强度均匀分布、注量率可调的单能重离子束流, 开展了大量星用器件抗单粒子效应性能评估试验研究. 为了深入研究单粒子效应机制, 采用针孔准直技术, 建立了重离子微束单粒子效应辐射装置, 获得了最小束点尺度为2.3μm×3.5μm的重离子微束.     

以太网芯片重离子单粒子效应试验

为评估和研究工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ在空间环境中的适应性,利用重离子源对芯片进行了单粒子试验。根据以太网芯片的结构和功能制订了单粒子实验方案,得出了实验数据,并对实验数据进行了整理和研究。实验和研究表明:工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ具有一定的抗单粒子辐射能力;在不同网络传输条件下,发生单粒子翻转的机率也不相同;在持续的单粒子辐射下,以太网芯片会发生电流阶跃,第二次电流阶跃时产生单粒子锁定,在工程应用中可以利用电流阶跃监测芯片的辐射水平。     

以太网芯片重离子单粒子效应试验

为评估和研究工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ在空间环境中的适应性,利用重离子源对芯片进行了单粒子试验。根据以太网芯片的结构和功能制订了单粒子实验方案,得出了实验数据,并对实验数据进行了整理和研究。实验和研究表明：工业以太网芯片KSZ8851-16MLLJ具有一定的抗单粒子辐射能力;在不同网络传输条件下,发生单粒子翻转的机率也不相同;在持续的单粒子辐射下,以太网芯片会发生电流阶跃,第二次电流阶跃时产生单粒子锁定,在工程应用中可以利用电流阶跃监测芯片的辐射水平。     

随机静态存储器低能中子单粒子翻转效应

建立了中子单粒子翻转可视化分析方法,对不同特征尺寸（0.13~1.50 μm）CMOS工艺商用随机静态存储器(SRAM)器件开展了反应堆中子单粒子翻转效应的实验研究,获得了SRAM器件的裂变谱中子单粒子翻转截面随特征尺寸变化的变化趋势。研究结果表明:SRAM器件的特征尺寸越小,其对低能中子导致的单粒子翻转的敏感性越高。     

252Cf源和重离子加速器对FPGA的单粒子效应

对10万门基于静态随机存储器的现场可编程门阵列（FPGA）分别在锎-252（252Cf）源和HI-13串列加速器下进行了单粒子效应试验研究,测试了静态单粒子翻转截面及发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值,并对试验结果进行了等效性分析比较。试验结果表明252Cf源引起的FPGA单粒子翻转截面比重离子加速器引起的约低1个数量级;使用252Cf源未能观测到该器件的单粒子闩锁现象,而使用重离子加速器可以测出该FPGA发生单粒子闩锁的线性能量转移阈值;在现代集成电路的宇航辐射效应地面模拟单粒子效应试验中252Cf源不是理想的测试单粒子闩锁的辐射源。     

重离子产生δ电子对SRAM单粒子翻转的影响

随着微电子器件集成度增加,由入射离子在器件灵敏区内引起的δ电子分布对器件单粒子效应的影响越来越显著;尤其是它极易引发多位翻转,严重影响设计加固的有效性。首先利用蒙特卡罗软件包Geant4模拟得到重离子在器件灵敏区内产生的δ电子分布,分析得出以下规律:入射离子单核能越高,其产生δ电子分布的径向范围越大;单核能相同的不同种离子,原子序数越大其产生的δ电子密度越大。其次,通过模拟一款45 nm静态随机存储器的单粒子翻转效应,说明δ电子和灵敏区分布共同影响器件的多位翻转。当器件灵敏区间距一定时,多位翻转率随入射离子能量的升高先上升后下降;在多位翻转率峰值和布喇格峰之间,多位翻转率随入射离子线性能量传输(LET)值的升高而降低,在该区域两侧多位翻转率随离子LET值的升高而升高。     

质子与金属布线层核反应对微纳级静态随机存储器单粒子效应的影响分析

金属布线层对微纳级静态随机存储器(static random access memory, SRAM) 质子单粒子效应敏感性的影响值得关注. 利用Geant4针对不同能量(30 MeV, 100 MeV, 200 MeV和500 MeV)的质子与微纳级SRAM器件的核反应过程开展计算, 研究了核反应次级粒子的种类、线性能量传输值(linear energy transfer, LET)及射程情况, 尤其对高LET 值的核反应次级粒子及其射程开展了详细分析. 研究表明, 金属布线层的存在和质子能量的增大为原子序数大于或等于30的重核次级粒子的产生创造了条件, 器件体硅区中原子序数大于60的重核离子来源于质子与钨材料的核反应, 核反应过程中的特殊作用机理会生成原子序数在30至50之间的次级粒子, 且质子能量的增大有助于这种作用机理的发生, 原子序数在30至50之间的次级粒子在器件体硅区的LET值最大约为37 MeV·cm²/mg, 相应射程可达到几微米, 对于阱深在微米量级的微纳级SRAM器件而言, 有引发单粒子闩锁的可能. 研究结果为空间辐射环境中宇航器件的质子单粒子效应研究提供理论支撑.     

15.14MeV/u 136Xe离子引起的单粒子效应

研究了15.14MeV/u ¹³⁶Xe离子在不同批次的32k×8bits静态存储器中所引起的单粒子效应.获得了单粒子翻转和单粒子闭锁截面与入射角度的依赖关系.将单粒子效应截面与灵敏区中沉积的能量相联系,而不是线性能量转移(LET)值.估计了灵敏体积的深度和死层的厚度.