注F~+加固CMOS/SOI材料的抗辐射研究

向SIMOX材料的SiO2埋层或Si/SiO2界面注入170 keV F+,进而制成CMOS/SOI材料,采用60Co g 辐射器辐照并测量材料的I-V特性。结果表明:向CMOS/SOI材料埋层注入F+离子,能提高CMOS/SOI材料的抗电离辐照性能。而且,注入F+的剂量为11015cm2时,材料的抗辐照能力较强。这对制作应用于电离辐射环境的COMS/SOI器件极其有益。     

SIMOX材料注F+后的SIMS分析

实验中采用三种剂量注入ＳＩＭＯＸ材料中,注入剂量分别为５×１０＾１２Ｆ＾＋／ｃｍ＊＾２,５×１０＾１３Ｆ＾＋／ｃｍ＾２,１×１０＾５Ｆ＾＋／ｃｍ＾２,用ＳＩＭＳ技术了Ｆ在材料中的浓度分析,结果表明,随着注Ｆ＾＋能量和剂量的改变,Ｆ＾＋在材料中的深度分布也相应改变。     

基于SRL结构的抗辐射SRAM单元设计

在空间辐射环境中,单粒子翻转(SEU)效应严重影响了SRAM的可靠性,对航天设备的正常运行构成极大的威胁。提出了一种基于自恢复逻辑(SRL)结构的新型抗辐射SRAM单元,该单元的存储结构由3个Muller C单元和2个反相器构成,并采用读写线路分开设计。单粒子效应模拟实验结果表明,该单元不仅在静态存储状态下对SEU效应具有免疫能力,在读写过程中对SEU效应同样具有免疫能力。     

新型非易失性存储器的抗辐射能力研究进展

通过研究铁电存储器、磁性随机存储器、相变存储器和阻变存储器4种新型非易失性存储器的抗辐射能力,总结了每种非易失性存储器的总剂量效应和单粒子效应。针对总剂量效应和单粒子效应进行了对比与分析,得到了目前的新型非易失性存储器的抗辐射能力仍然取决于存储单元以外的互补金属氧化物半导体(CMOS)外围电路的抗辐射能力。该结论为抗辐射非易失性存储器的研究提供了参考。     

一种抗辐射高压MOSFET驱动器的设计

在航天和核物理技术中对抗辐射高压功率电路的需求也越来越强烈。介绍了一种抗辐射高压金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)驱动器的设计,该电路基于0.5 μm双极-互补金属氧化物半导体-双重扩散金属氧化物半导体(BCD)工艺研制,采用特殊的线路结构,并通过版图设计对闩锁效应、场区和电参数进行抗辐射加固,抗总剂量辐射效应可达到300 krad(Si)。同时,该电路工作电压可达40 V,兼容逻辑门电路(TTL)/互补金属氧化物半导体(CMOS)输入,输出峰值电流1.5 A,可广泛用于航天、核物理实验装备等功率驱动部位。     

日盲紫外焦平面探测器的抗辐射加固设计

设计了一款320×256元抗辐射日盲紫外焦平面阵列探测器,重点针对探测器的读出电路版图、积分开关偏置点、探测器芯片外延结构及器件工艺开展了抗辐射加固设计。对加固样品开展了γ总剂量和中子辐照试验和测试,试验结果表明样品的抗电离辐照总剂量达到150krad(Si),抗中子辐照注量达到1×10¹³n/cm²(等效1MeV中子),验证了抗辐射加固措施的有效性。     

一种低开销的三点翻转自恢复锁存器设计

随着集成电路特征尺寸的不断缩减,在恶劣辐射环境下,纳米级CMOS集成电路中单粒子三点翻转的几率日益增高,严重影响可靠性。为了实现单粒子三点翻转自恢复,该文提出一种低开销的三点翻转自恢复锁存器(LC-TNURL)。该锁存器由7个C单元和7个钟控C单元组成,具有对称的环状交叉互锁结构。利用C单元的阻塞特性和交叉互锁连接方式,任意3个内部节点发生翻转后,瞬态脉冲在锁存器内部传播,经过C单元多级阻塞后会逐级消失,确保LC-TNURL锁存器能够自行恢复到正确逻辑状态。详细的HSPICE仿真表明,与其他三点翻转加固锁存器(TNU-Latch, LCTNUT, TNUTL, TNURL)相比,LC-TNURL锁存器的功耗平均降低了31.9%,延迟平均降低了87.8%,功耗延迟积平均降低了92.3%,面积开销平均增加了15.4%。相对于参考文献中提出的锁存器,LC-TNURL锁存器的PVT波动敏感性最低,具有较高的可靠性。     

改进型抗单粒子效应D触发器

在对抗单粒子效应技术研究的基础上,构造了一种改进型的抗单粒子翻转和单粒子瞬变的主从型边沿D触发器.该D触发器在不影响设计流程的情况下能使得整个芯片都具有抗单粒子效应,并有效改善了以往由于引入抗辐射设计而导致芯片面积大幅度提高的问题.     

抗辐射电子学研究综述

抗辐射电子学是一门交叉性、综合性的学科,其研究的辐射效应规律、损伤作用机制、加固设计方法、试验测试方法、建模仿真方法等对极端恶劣环境中的电子系统的可靠工作至关重要。对核爆炸中子、γ和X射线,空间和大气高能粒子产生的各种损伤效应(如瞬时剂量率效应、总剂量效应、单粒子效应、位移效应等)的研究现状进行了系统梳理。对辐射之间、辐射和环境应力之间的协同损伤效应(如长期原子迁移对瞬时剂量率感生光电流的影响,中子和γ射线同时辐照与序贯辐照、单因素辐照的损伤差异,质子和X射线、中子辐照的损伤差异,γ射线辐照与环境氢气的协同损伤效应等)的研究进展进行了详细介绍。阐述了国内外在核爆、空间和大气辐射加固研究方面的最新技术进展。总结了国内外在地面实验室对空间、大气或核爆辐射各种效应进行试验模拟和建模仿真的相关能力。最后对21世纪20年代以后抗辐射电子学研究领域潜在的挑战和关键技术进行了展望。