单粒子仿真方法研究
单粒子效应tcad数值仿真的三维建模方法
单粒子效应tcad数值仿真的三维建模方法《单粒子效应TCAD数值仿真的三维建模方法》摘要：单粒子效应是半导体器件中的重要现象，对器件可靠性和性能具有显著影响。
本文提出了一种基于TCAD数值仿真的三维建模方法，用于对单粒子效应进行精确模拟和分析。
该方法结合了三维器件结构建模、单粒子注入和电子-空穴非平衡输运模型，能够更加真实地还原单粒子注入引起的器件性能变化。
引言：随着CMOS工艺的不断发展，器件尺寸的缩小使得单粒子效应越发严重，对器件可靠性和性能造成了巨大挑战。
由于单粒子效应受到诸多因素的影响，模拟分析成为研究单粒子效应的重要手段之一。
TCAD数值仿真是一种有效的工具，可以用于对器件行为进行准确描述和模拟。
本文将介绍一种基于TCAD数值仿真的三维建模方法，以实现对单粒子效应的精确模拟和分析。
方法：本文提出的三维建模方法主要包括三个步骤：器件结构建模、单粒子注入和电子-空穴非平衡输运模型。
首先，对需要研究的器件进行结构建模。
通过使用TCAD工具中的三维建模工具，将器件的几何结构、材料参数和电场分布等信息进行准确描述。
这一步骤是三维建模的基础，准确的器件结构模型能够保证后续分析的可靠性。
然后，进行单粒子注入。
通过在器件的敏感区域引入一个单粒子注入源，模拟单粒子撞击器件的过程。
根据所研究的器件类型和注入粒子的能量、入射角度等参数，对注入源进行设置以模拟实际的单粒子注入场景。
这一步骤能够准确地模拟单粒子撞击引起的敏感区域电荷分布变化。
最后，使用电子-空穴非平衡输运模型，对单粒子注入后的器件行为进行分析。
该模型能够考虑电子和空穴的非平衡输运过程，在时间和空间上对输运过程进行准确描述。
通过考虑电子和空穴的扩散、漂移和重新组合等过程，可以获得器件内部电荷密度、电子和空穴的能带分布和载流子浓度等相关信息。
结论：本文介绍了一种基于TCAD数值仿真的三维建模方法，用于对单粒子效应进行模拟和分析。
该方法能够准确地描述器件的结构特征、单粒子注入和电子-空穴的非平衡输运过程，能够更加真实地还原单粒子效应引起的器件性能变化。
FinFET器件单粒子闩锁及翻转效应的TCAD仿真研究
FinFET器件单粒子闩锁及翻转效应的TCAD仿真研究FinFET器件单粒子闩锁及翻转效应的TCAD仿真研究摘要：单电子闩锁是一种基于电子运动的新型器件，具有极高的性能和潜在应用价值。
本文利用TCAD仿真软件，对FinFET器件中的单粒子闩锁及翻转效应进行了研究。
通过优化FinFET的结构参数和材料参数，实现了单粒子的电子轨迹控制和单粒子闩锁的形成。
同时，对单粒子闩锁中电荷输运和耦合效应进行了深入分析，并探讨了器件翻转效应的影响因素。
关键词：FinFET器件，单粒子闩锁，翻转效应，TCAD仿真引言随着微纳电子技术的不断发展，传统的MOSFET器件已经无法满足日益增长的制造要求和性能需求。
因此，研究者们开始关注新型的纳米器件，如FinFET器件。
FinFET器件由于其优异的特性和结构，吸引了广泛的关注。
然而，为了进一步提高其性能和功能，需要开展深入的研究。
本文基于TCAD仿真软件，通过对FinFET器件中的单粒子闩锁及翻转效应的研究，旨在为FinFET器件的优化设计和应用提供理论依据。
单粒子闩锁的研究1. FinFET器件的结构设计FinFET器件是一种三维立体结构的场效应晶体管。
通过采用纳米级的Fin结构，可以有效提高器件的性能。
本文采用TCAD软件对FinFET器件进行了优化设计，包括Fin的高度、宽度和长度等参数的调整。
2. 单粒子闩锁的形成通过给FinFET器件施加适当的偏置电压，可以实现单粒子在Fin结构中的自由运动和囚禁。
通过优化偏置电压和Fin结构参数，实现了单粒子的自由运动和囚禁。
进一步分析了单粒子在FinFET器件中的电子轨迹和能量波动的特性。
3. 单粒子闩锁的存储和读取通过调整FinFET器件的读取和写入电压，可以实现单粒子的存储和读取。
通过分析FinFET器件在不同电压条件下的电流特性，验证了单粒子闩锁的存储和读取过程。
翻转效应的研究1. 翻转效应的概念FinFET器件中的翻转效应是指器件的输出特性的反向变化。
TCAD结合SPICE的单粒子效应仿真方法
第1"卷，第4期 V o l.19 $ N o.4电子与封装ELECTRONICS & PACKAGING总第192期2019年4月TCAD 结合SPICE 的单粒子效应仿真方法周昕杰陈瑶花正勇殷亚楠郭刚2$蔡丽2(1.中国电子科技集团公司第五十八研究所，江苏无锡214072 =2.中国原子能科学研究院抗辐射应用技术创新中心，北京102413)摘要：为解决传统集成电路抗单粒子加固设计中存在的不足，利用TCAD 及SPICE 软件，探索出 一种单粒子效应仿真与电路抗辐射加固设计相结合的方法。
该方法通过TCAD 软件的器件建模、仿 真单粒子效应对器件的影响，得出器件在单粒子辐射条件下的3个关键参数。
利用SPICE 软件将此 参数转化为模拟单粒子效应的扰动源，进而指导电路抗单粒子效应的加固设计工作。
通过对一款SRAM 的加固设计及辐射试验对比，证明了该方法的正确性和有效性，同时也为以后单粒子效应设计加固提供了依据。
关键词：辐射加固；单粒子效应；辐射效应仿真中图分类号：TN 406 文献标识码：A 文章编号：1681-1070 (2019) 04-0032-04The Technique of Single Event Effect Simulation Uses TCAD and SPICEZHOU Xinjie 1, CHEN Yao 1, HUA Zhengyong 1, YIN Ya 'nan 1, GUO Gang 2, CAI Li 2(1. China Electronics Technology Group Corporation No.58 Research Institute, Wuxi 214072, China"2. Inno -vative Center of R adiation Hardening Applied Technology, China Institute of A tomic Energy, Beijing 102413, China)Abstract: A technique of single event effect simulation was explored which bases TCAD and SPICE , for resolving the insufficiency of circuits radiation hardened in tradition design . This technique is modeling for device used TCAD , simulation the effect of Single Event Effect , then obtaining three key parameters in radiation environment . SPICE changed those parameters to disturbing signal of Single Event Effect . This way is for finding weak spots and guiding radiation hardened in circuit . This work is proved in a sram cell design . It supplies a well base for the design of r adiation hardened circuits in future .Keywords: radiation hardened ; single event effect ; radiation effect simulation1引言随着宇航用元器件工作电压降低、器件工作频率不断增加、器件尺寸不断缩小，单粒子效应对元器件 的影响也越来越大。
SRAM单元的单粒子效应三维敏感区形状参数模拟仿真方法
Vol. 40, No. 6航 天 器 环 境 工 程第 40 卷第 6 期622SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING2023 年 12 月https:// E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544SRAM单元的单粒子效应三维敏感区形状参数模拟仿真方法王玉才，刘 艳，曹荣幸*，李红霞，刘 洋，郑 澍，韩 丹，薛玉雄（扬州大学 电气与能源动力工程学院，扬州 225127）摘要：为揭示静态随机存储器（SRAM）辐射效应以及内部电荷收集变化规律，从而为器件辐射效应及加固提供有效的仿真数据支撑，针对器件在轨单粒子翻转（SEU），提出一种SRAM单元的三维敏感区形状参数模拟仿真方法。
首先通过器件级和电路级仿真相结合的手段，利用计算机辅助设计（TCAD）构建三维模型；然后通过仿真获得重离子从不同方向入射后的单粒子瞬态电流，将此电流作为故障注入到65 nm SRAM单元的电路级模型中仿真SEU；最终得到65 nm SRAM单元的单粒子效应（SEE）三维敏感区形状参数。
关键词：静态随机存储器；单粒子效应；器件级仿真；电路级仿真；三维敏感区中图分类号：TN432; TP391.99文献标志码：A文章编号：1673-1379(2023)06-0622-08 DOI: 10.12126/see.2023026A method for simulating three-dimensional sensitive volume parameters inrepresentation of single event effect of SRAM unitWANG Yucai, LIU Yan, CAO Rongxing*, LI Hongxia, LIU Yang, ZHENG Shu, HAN Dan, XUE Yuxiong (School of Electrical and Energy Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China)Abstract: In order to reveal the variation laws of radiation effect and internal charge collection in static random access memory (SRAM) so as to provide effective simulation data support for the device radiation hardening, a simulation method was proposed for determining three-dimensional sensitive volume parameters according to the on-orbit single event upset (SEU) of SRAM unit. Firstly, by combining simulations of device-level and circuit-level, the three-dimensional model was constructed using technology computer aided design (TCAD). The single event transient current was obtained by simulating heavy ion incidence from different directions, and then the current was input into the circuit-level model of the 65 nm SRAM unit as a fault to simulate SEU. Finally, the SEE-induced three-dimensional sensitive volume parameters of the 65 nm SRAM unit were obtained.Keywords: SRAM; single event effect; device-level simulation; circuit-level simulation; three-dimensional sensitive region收稿日期：2023-03-02；修回日期：2023-11-17基金项目：国家自然科学基金项目（编号：12004329）；强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室专项（编号：SKLIPR2115）；江苏省研究生实践创新计划项目（编号：SJCX22_1704）；扬州宽禁带半导体电子材料与器件实验室开放基金项目（编号：YZ202026301，YZ202026306）引用格式：王玉才, 刘艳, 曹荣幸, 等. SRAM单元的单粒子效应三维敏感区形状参数模拟仿真方法[J]. 航天器环境工程, 2023, 40(6): 622-629WANG Y C, LIU Y, CAO R X, et al. A method for simulating three-dimensional sensitive volume parameters in representation of single event effect of SRAM unit[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2023, 40(6): 622-6290 引言静态随机存储器（SRAM）作为信息存储核心单元，在空间环境中容易发生单粒子翻转（SEU），可造成存储器状态改变、数据丢失等危害[1]。
SiC MOSFET 器件单粒子烧毁仿真分析
第 39 卷第 4 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 39, No. 4 2022 年 8 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING361 E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544SiC MOSFET器件单粒子烧毁仿真分析李林欢，曹荣幸*，黄 鑫，孟 洋，刘 洋，韩 丹，李红霞，郑 澍，曾祥华，薛玉雄（扬州大学 电气与能源动力工程学院，扬州 225127）摘要：应用于航天器的宽禁带半导体功率器件会受到空间带电粒子的影响而存在单粒子烧毁（SEB）风险。
为研究单粒子烧毁的机理及防护措施，文章利用半导体工艺器件仿真（TCAD）对SiC MOSFET器件进行了SEB仿真分析，发现粒子入射最敏感位置时器件发生SEB的阈值电压在500 V。
同时，通过仿真获得器件微观电参数分布特性，分析认为器件发生SEB的机理是寄生晶体管的正反馈作用导致缓冲层和基区的电场强度（5.4 MV/cm和4.2 MV/cm）超过SiC材料击穿场强（3 MV/cm）。
此外，针对仿真揭示的器件SEB薄弱区域，提出将P+源区的深度向下延伸至Pbase基区底部的工艺加固思路，并通过仿真验证表明该措施使器件发生SEB的阈值电压提高到近550 V。
以上模拟结果可为该类器件的抗SEB设计提供技术支持。
关键词：SiC 金属氧化物半导体场效应晶体管；单粒子烧毁；器件模型；TCAD仿真中图分类号：TN432文献标志码：A文章编号：1673-1379(2022)04-0361-07 DOI: 10.12126/see.2022.04.005Simulation of single event burnout of SiC MOSFET devices LI Linhuan, CAO Rongxing*, HUANG Xin, MENG Yang, LIU Yang, HAN Dan, LI Hongxia,ZHENG Shu, ZENG Xianghua, XUE Yuxiong(College of Electrical, Energy and Power Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China) Abstract: With the wide bandgap semiconductor power devices used in the spacecraft under the action of the space charged particles, a single event burnout (SEB) might happen. In order to study the mechanism of the single event burnout and the related protection measures, a simulation of the SEB of the SiC MOSFET device is carried out by using the TCAD, and it is found that the device has a SEB threshold voltage of 500 V for the particle incidence in the most sensitive location. At the same time, the microscopic electrical parameter distribution characteristics of the device are obtained through simulation. The mechanism of the SEB in the device can be explained in this way that the positive feedback effect of the parasitic transistor causes the electric field strength (5.4 MV/cm and 4.2 MV/cm) in the buffer layer and the base region to exceed the breakdown field intensity (3 MV/cm) of the SiC material. Based on the simulation, a protection plan is proposed for the area of the device that is vulnerable to the SEB, which, proved by a follow-up simulation, can increase the SEB threshold voltage of the device from 500 V to near 550 V. The above simulation results may provide a technical support for the SEB resistance design of such kind of devices.Keywords: SiC MOSFET; single event burnout; device model; TCAD simulation收稿日期：2021-07-07；修回日期：2022-07-09引用格式：李林欢, 曹荣幸, 黄鑫, 等. SiC MOSFET器件单粒子烧毁仿真分析[J]. 航天器环境工程, 2022, 39(4): 361-367LI L H, CAO R X, HUANG X, et al. Simulation of single event burnout of SiC MOSFET devices[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2022, 39(4): 361-3670 引言更高效率以及更高功率密度的功率器件是半导体技术发展的重要方向之一。
模拟空间环境条件下的电子束引起的单粒子效应实验研究
模拟空间环境条件下的电子束引起的单粒子效应实验研究空间环境中的电子束引起的单粒子效应实验研究引言：近年来，随着空间技术的不断发展，人类在航天领域取得了许多重要的成果。
然而，空间中存在着各种高能粒子和辐射环境，这些因素对航天器的正常工作和飞行安全造成了很大影响。
其中，电子束引起的单粒子效应是空间工程中的一个重要问题。
针对这一问题，科学家们进行了大量的实验研究，以期能够提供有效的保护策略和解决方案。
一、电子束引起的单粒子效应概述在空间环境中，包括太阳辐射带电粒子、宇宙射线、地球辐射带电粒子等不同类型的辐射大量存在。
当航天器飞行在这些辐射环境中时，会受到电子束的辐射影响。
电子束是一种高能电子流，在物质中的能量沉积会引起电离、能损、能量转移等效应，对航天器内部的电子学元器件和敏感设备造成二次电子释放、能量损耗等问题。
二、单粒子效应的实验研究方法为了深入研究电子束引起的单粒子效应，科学家们进行了大量的实验研究，主要有以下几种方法：1. 加速器实验：利用加速器产生高能电子，模拟空间环境中的电子束辐射，对材料和器件进行加速器辐照实验，研究电子束引起的单粒子效应。
2. 单粒子试验：a) 单电子试验：利用电子枪发射高能电子，研究电子束在材料表面和器件中的相互作用，观察其引起的电离电流、次级电子释放等效应。
b) 单电子束注入试验：通过控制电子束注入的速率和能量，研究电子束引起的粒子效应对器件的损伤程度。
c) 单粒子闪烁计数试验：采用闪烁计数器、光电倍增管等装置，对电子束注入试验过程中的闪烁光进行计数和分析，以推断电子束的能量、径迹等参数。
三、实验研究结果及讨论通过加速器实验和单粒子试验，科学家们得到了一些重要的实验结果。
首先，在不同能量和注入速率条件下，电子束引起的单粒子效应对器件材料的损伤程度存在明显差异，高能电子束的损伤明显更为严重。
其次，电子束对材料和器件的作用方式主要表现为电子轰击和电荷收集，这些作用会引起器件的性能退化、电离电流增大、能量转移等效应。
单粒子试验方法
单粒子试验方法
单粒子试验方法主要包括两种：飞行试验和地面模拟试验。
飞行试验是将用于单粒子效应研究的设备搭载到航天器上，让测试器件充分暴露在真实的空间辐射环境中，记录工作状态和异常情况，从而得到真实的试验数据。
然而，这种方法有成本高昂、实验周期长等缺点。
地面模拟试验是人为产生各种实验需要的高能粒子，对空间辐射环境进行模拟，然后再用产生的高能粒子去辐照被测设备，这时会发生各种单粒子效应，记录这些现象就可以研究其机理和检测被测设备的抗辐射能力。
地面模拟试验的优点在于试验条件可以人为可控，有丰富的离子种类、能量和注量率可供选择，有利于对单粒子效应产生规律和作用机制作全面细致的研究，且可进行多次、重复试验。
常用的辐射源有回旋加速器、串列静电加速器、锎源等，产生的辐射粒子有脉冲激光、质子、电子和重离子等。
基于实验与仿真的SiC_JFET单粒子效应研究
目前!针对 7/E 器件 711 的 研究主 要 集 中 在 7/E二极管和 7/E H?7M1: 器件.##/%,CC8-3
等 报 .#$/ 道了 7/E H?7M1: 的 氧 化 层 被 重 离 子 辐照损 伤!导 致 氧 化 层 形 成 电 阻 通 路% H84-/D 23''8等.#+/&d;&B等.#>/研 究 认 为 漏 电 退 化 起 始 阶段 栅 极 氧 化 层 首 先 中 间 区 域 损 伤!随 着 漏 极 偏压 增 大 栅 极 氧 化 层 损 伤 扩 散 到 沟 道 区 域!导 致漏极与源极短路!这 被 认 为 是 7/E H?7M1: 单粒子漏电退化机制%
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原子能科学技术 ,-&./012345670/3203829:30;2&'&56
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基于实验与仿真的!&,ZK:4 单粒子效应研究
黎荣佳#贾云鹏#" 周新田#胡冬青#吴!郁#唐!蕴#许明康#马林东$赵元富#
! ! 碳 化 硅 "7/E$作 为 第 + 代 半 导 体 材 料 !具 备 宽 禁 带 &高 临 界 击 穿 电 场 &高 饱 和 速 度 以 及 高 热 导率等优势 % .#D$/ 随着制造工艺技术的 发 展!近
年来 7/E 功率器件已经实现商用!在部分高压& 高频与高 温 应 用 场 景 替 代 硅 基 器 件.+D>/%7/E 较高的禁带宽度使得 7/E 半导体在常温下 本征 载流子几 乎 为 *!因 此 7/E 材 料 非 常 适 合 制 造 高 温 耐 辐 射 器 件!具 备 潜 在 的 空 间 宇 航 应 用 潜 质 % .!DI/ 然而!迄今为止 7/E 器件尚 未 在 太 空 中 使用!因为 7/E 器 件 易 受 单 粒 子 效 应 "711$影 响!单 粒 子 漏 电 退 化 和 单 粒 子 烧 毁 "71N$是 器 件在阻断态下受高能粒子辐照的$种失效模 式 % ."DJ/ 据 报 道 !商 用 7/E 器 件 仅 仅 在 其 额 定 阻 断 电 压 的 #*_ 偏 置 电 压 下 经 历 重 离 子 辐 照 就 可 能 会 出 现 漏 电 流 增 大 的 变 化 !即 单 粒 子
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单粒子仿真方法研究李若飞;胡长清【摘要】在宇航级器件的设计过程中,主要考虑单粒子效应和总剂量效应.随着工艺尺寸的不断缩小,总剂量效应变得越来越不明显,而单粒子效应变得越来越显著.对于CMOS电路,单粒子效应主要包括单粒子锁定和单粒子翻转,防止单粒子锁定的方法非常成熟,单粒子翻转效应的研究是现今抗辐照研究的主流.评估单粒子效应的方法主要是实验方式,实验评估单粒子效应虽然准确,但是机时少,费用高,实验周期长,给项目研制过程造成很大障碍,因此非常有必要开展单粒子仿真技术研究.提出一种以Hspice电路网表为基础的单粒子效应评估方法,此方法采用脉冲电流模拟单粒子产生的效果,通过此方法可以有效模拟单粒子现象,并找到电路的设计敏感点,有效指导设计.%In the design process of aerospace-grade devices, the main consideration is SEE and TID.As the process dimension is decreased continuously, total dose effect is getting more unobvious, but single event effect becomes more serious. For CMOS circuit, single event effect (SEE) includes Single Event Latchup(SEL) and Single Event Upset(SEU). The method of avoiding SEL is mature, so SEU is the key point in anti-radiation study. Now, the experiments are mainly used for SEU evaluation, which are accurate but have less machine time and more cost, so it is necessary to carry out single event effect simulation technology. The evaluation method for single event effect, based on Hspicenetlist, employing the effect generated by pulse current simulating SEE, is proposed in this paper, which is effective and can guide design.【期刊名称】《微处理机》【年(卷),期】2017(038)003【总页数】5页(P8-12)【关键词】抗辐照;单粒子翻转;单粒子闭锁;比较器;仿真;冲击能量;单粒子效应【作者】李若飞;胡长清【作者单位】中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳 110032;中国电子科技集团公司第四十七研究所,沈阳 110032【正文语种】中文【中图分类】TN495运行在宇宙空间中的各类人造卫星、空间探测器等航天器的微电子器件都会受到来自空间的宇宙射线以及频谱范围较宽的电磁辐射影响，并产生不同程度的损伤。
除了天然的辐射环境外，核武器爆炸所产生的辐射也会对各类电子系统及电子元器件构成严重威胁[1]。
为了增强关键电子系统和武器系统中电子设备的抗核辐射能力，提高它们的生存能力，世界上许多国家都在致力于辐射对微电子器件的影响以及抗辐射加固技术等方面的研究。
目前，在宇航级器件设计过程中，主要考虑单粒子效应（SEE，Single Event Effect）和总剂量效应（TID，Total Ionizing Dose）对芯片造成的影响。
随着工艺进步，总剂量效应对芯片的影响在减小，有数据表明，当栅氧厚度小于10nm 时，就可以不考虑总剂量效应引起的阈值电压漂移现象[2]，而当前标准0.18微米CMOS工艺下栅氧的平均厚度已经达到了3.8nm。
随着氧化层以及硅界面质量的提高，总剂量效应对体硅下CMOS电路的影响将越来越小。
而随着工艺尺寸的下降，单粒子效应影响将越来越严重。
据有关资料统计表明[3]，自1971年至1986年，国外发射的39颗同步卫星，因各种原因造成的故障共1589次，其中与空间辐射有关的故障有1129次，占故障总数的71%。
而在辐射造成故障中，由单粒子效应造成的故障有621次，占辐射总故障的55%。
我国发射的航天器也发生过类似的故障。
空间辐射环境中的高能质子、中子、α粒子、重离子等都能导致航天器电子系统中的半导体器件发生单粒子效应，严重影响航天器的可靠性和寿命。
因此，开展单粒子效应研究刻不容缓。
单粒子效应是指高能带电粒子在穿过微电子器件的灵敏区时，沉积能量，产生足够数量的电荷，这些电荷被器件电极收集后，造成器件逻辑状态的非正常改变或器件损坏，它是一种随机效应。
除了空间高能粒子以外，各种核辐射、电磁辐射环境也是造成单粒子效应的主要原因。
单粒子效应本身涉及的器件面较广，效应也是多样的。
尽管注入器件的粒子是大量的，但由于这种效应是单个粒子作用的结果，通常称为单粒子效应，也叫单粒子事件。
随着单粒子效应研究的不断深入，新器件的不断应用，新现象的不断出现，单粒子效应分类越来越细。
表1给出了目前已经明确定义的单粒子效应类型[4]。
单粒子烧毁主要发生在功率MOSFET和双极功率晶体管中，单粒子栅穿主要出现在功率MOSFET、EEPROM以及非挥发性SRAM写入和擦除过程中。
对于数模混合电路，模拟电路的瞬态可能导致数字电路的翻转。
单粒子效应产生的物理机理主要是粒子与物质发生下列四种作用：①与核外电子发生非弹性碰撞；②与原子核发生非弹性碰撞；③与原子核发生弹性碰撞；④与核外电子发生弹性碰撞[5]。
以一个CMOS结构的反相器为例，详细说明辐射环境中的粒子在穿透硅衬底后对硅材料产生的影响，如图1所示为单粒子在CMOS反相器中作用的示意图。
当输入A=1时，PMOS截止，NMOS导通，此时PMOS的漏端为敏感点，单粒子会在此位置产生对电源的脉冲；当输入A=0时，PMOS导通，NMOS截止，此时NMOS的漏端为敏感点，单粒子会在此位置产生对地的脉冲。
一般来说，评估单粒子翻转对芯片的影响可以通过实验或者模拟的方法。
实验方法也分为在轨实验和地面实验，在轨实验是指发射专用的卫星统计单粒子效应对芯片的影响；而地面实验则通过专门设备产生空间辐射环境中存在的粒子并轰击芯片中，然后对芯片的输出进行实时监测从而统计单粒子效应对芯片的影响[6]。
实验方法贴近真实物理环境，可以得到很准确的结果，但是需要非常昂贵的成本和花费较多的时间。
对单粒子翻转的模拟可以通过多种方法完成，具体来说主要有以下几种：①基于系统级的模拟；②计算错误传播概率的软错误评估；③基于器件级的仿真；④基于晶体管的电路级仿真；⑤基于器件-电路级的混合仿真；⑥基于基本逻辑门的电路级模拟等。
基于系统级及电路级，主要是用来寻找电路薄弱点，对于数字电路的设计有一定指导意义。
现在对单粒子翻转的模拟方法主要集中在器件级和晶体管电路级，现在国外对器件级的仿真一般都基于精度较高的三维模型进行单粒子翻转仿真。
对于晶体管的电路级仿真，一般是先对单粒子翻转建立电流脉冲注入模型，然后通过该模型在电路SPICE网表的节点中注入脉冲电流，从而对单粒子翻转进行模拟[7]。
器件级仿真需要先用TCAD软件建立器件模型，在实际应用中可行性不高，而电路级仿真非常适合在电路设计中应用。
本评估方法采用基于Spice网表的器件级仿真。
入射粒子对器件损伤的强弱通常用线性能量传输（LET，Linear Energy Transfer）来表示，确切的说，LET表示的是入射粒子在单位长度上淀积的能量，再除以硅的密度，LET值用密度归一化，单位变为MeV·mg-1·cm2。
一对电子—空穴对带有3.6eV电荷，因此对在硅材料中，单粒子效应在单位长度上产生的电子—空穴对为：根据Mark P.Baze等人的“A Digital CMOS Design Technique for SEU Hardening”中的描述单粒子入射后产生的电荷与LET值的关系。
LETEST=96.608×Qcrit(pC)/LEST(μm)LEST:估计电荷收集长度，单位μm。
LETEST：辐射的线性能量传输，单位MeV·cm2/mg。
Qcrit:电荷量，单位pC。
北京源 LET=37.3，Si中射程30.8μm，即LEST=30.8μm，单粒子翻转37MeV·cm2/mg，对应的Qcrit=11.86pC。
通过实验及论文显示，单粒子的入射能量不会大于11.86pC，因此可以以此为设计边界进行单粒子特性仿真。
为考察电路在辐射环境下的表现和加固电路的设计效果，目前常见的方法是采用电流源作为单粒子对电路的影响模型[4]，采用HSPICE来模拟SEE对电路的影响。
式（4）是文献[8]给出的电流源表达式，其中T是和晶体管模型及离子能量吸收(LET)有关的常量，且P管和N管的值不同，t是时间变量。
针对文中所采用的0．5μm栅宽和5V工作电压，根据文献[4]所述，式(1)中的 T：对于 P 管T=116ps，N 管 T=164ps。
为了仿真方便，对于N管、P管采用相同电流源T=140ps。
图2给出建模后的单粒子电流源模型（随着时间变化电流变化），其具体Hspice设置如下：IXX (AB)isource type=exp val0=0 val1=40.00m td1=0.000005u tau1=30p td2=0.00014u tau2=200p经计算其代表的能量为12.19pC。
绝大部分设计抗辐射电路的工程师都了解单粒子效应的结果就是产生一个瞬态的电流脉冲，但该脉冲的宽度和高度该如何确定，它们与粒子能量或者LET之间是一个什么关系，包括三大EDA厂商在内的绝大部分公司的电路模拟软件都无法给出科学的合理解决方案。
当然这还与具体的工艺流程参数有很大关系，相同特征尺寸不同厂家所制造出的芯片抗单粒子效应的能力在很大程度上也是不同的。
针对同一工艺需要多次校准才可以得到准确的仿真模型。
因此我们采用在关键节点注入不同能量的电流源，记录相应响应，再与实验现象进行拟合，在同一工艺下可以得到比较准确的仿真模型，为可以给在其他工艺上的电路设计提供一定的指导意义。
采用的电流源如表1所示。
以比较器为例分析仿真具体方法，采用两种结构的比较器进行分析。
具体方法为在比较器输入端输入方波信号，在各节点根据节点电压加入单粒子电流源，通过仿真发现每个电路的关键点记为KN（N=1,2,3……）。