CMOS抗辐射加固集成电路单粒子效应仿真研究进展
0.18μm CMOS器件SEL仿真和设计
0.18μm CMOS器件SEL仿真和设计李燕妃;吴建伟;谢儒彬;洪根深【摘要】宇宙空间存在大量高能粒子,这些粒子会导致空间系统中的CMOS集成电路发生单粒子闩锁.基于0.18 μm CMOS工艺,利用TCAD器件模拟仿真软件,开展CMOS反相器的单粒子闩锁效应研究.结合单粒子闩锁效应的触发机制,分析粒子入射位置、工作电压、工作温度、有源区距阱接触距离、NMOS和PMOS间距等因素对SEL敏感性的影响,并通过工艺加固得出最优的设计结构.重离子试验表明,采用3.2 μm外延工艺,可提高SRAM电路抗SEL能力,当L1、L2分别为0.86 μm 和0.28μrn时,其单粒子闩锁阈值高达99.75 MeV· cm2/mg.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2017(017)002【总页数】5页(P43-47)【关键词】单粒子闩锁;TCAD;加固;重离子试验;外延工艺【作者】李燕妃;吴建伟;谢儒彬;洪根深【作者单位】中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214072;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214072;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214072;中国电子科技集团公司第58研究所,江苏无锡214072【正文语种】中文【中图分类】TN406在CMOS集成电路中，相邻的N型区和P型区之间存在两个寄生双极晶体管构成的PNPN可控硅结构（SCR，Silicon controlled rectifier），在空间辐射环境下，该结构被触发导通，在电源与地之间形成低阻抗大电流通路，导致电路无法正常工作甚至烧毁。
这种现象称为单粒子闩锁（SEL，Single Event Latch-up）[1～3]。
重离子导致的单粒子闩锁现象最早在1979年被发现[4]，随后的研究表明，空间环境中的质子和中子也会导致单粒子闩锁[5～9]。
近年来越来越多的CMOS电路应用于航空航天领域。
纳米级CMOS集成电路的发展状况及辐射效应
纳米级CMOS集成电路的发展状况及辐射效应刘忠立【期刊名称】《太赫兹科学与电子信息学报》【年(卷),期】2016(014)006【摘要】介绍互补金属氧化物半导体(CMOS)集成电路的发展历程及纳米级CMOS集成电路的关键技术,在此基础上研究了纳米级CMOS集成电路的辐射效应及辐射加固现状.研究结果表明,纳米级FDSOICMOS集成电路无需特殊的加固措施,却比相同技术代的体硅CMOS集成电路有好得多的辐射加固能力,特别适用于空间应用环境.%The development of Complementary Metal Oxide Semiconductor(CMOS) integrated circuit and the key technologies of nanometer scale CMOS integrated circuit are introduced. Based on this, the radiation effects and the current status of radiation hardening for nano scale CMOS integrated circuit are studied. The research shows that the nano scale FDSOICMOS integrated circuit bears a better radiation hardening ability than the same technology generation of bulk silicon CMOS integrated circuit, and it is especially suitable for the application of space technology.【总页数】8页(P953-960)【作者】刘忠立【作者单位】中国科学院微电子研究所,北京 100029;中国科学院半导体研究所,北京 100083【正文语种】中文【中图分类】TN78【相关文献】1.抗辐射模拟CMOS集成电路研究与设计 [J], 赵源;徐立新;赵琦;金星2.体硅CMOS集成电路抗辐射加固设计技术 [J], 米丹;左玲玲3.亚微米CMOS集成电路抗总剂量辐射版图设计 [J], 李若飞;蒋明曦4.纳米级CMOS集成电路的单粒子效应及其加固技术 [J], 赵元富;王亮;岳素格;孙永姝;王丹;刘琳;刘家齐;王汉宁5.CMOS集成电路的抗辐射设计 [J], 张小平;雷天民;杨松;陈仁生因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
CMOS APS光电器件单粒子效应脉冲激光模拟实验研究
CMOS APS光电器件单粒子效应脉冲激光模拟实验研究安恒;杨生胜;苗育君;薛玉雄;曹洲;张晨光【期刊名称】《真空与低温》【年(卷),期】2017(023)004【摘要】CMOS APS光电器件因低功耗、小体积的特点已成为遥感卫星成像的重要发展方向.随着半导体技术的不断进步,其单粒子效应已经成为一个影响可靠性的重要因素.针对CMOS APS光电器件,利用实验室脉冲激光模拟单粒子效应设备模拟了重离子在APS光电器件中引起的辐射损伤,分析了CMOS APS光电器件内部不同功能单元对单粒子效应的敏感性,获得了单粒子效应敏感参数.结果表明,CMOS APS光电器件在空间辐射环境中会诱发单粒子翻转和单粒子锁定.研究结果为进一步分析CMOS APS光电器件的抗辐射加固设计提供了理论支持.【总页数】3页(P223-225)【作者】安恒;杨生胜;苗育君;薛玉雄;曹洲;张晨光【作者单位】兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州 730000;兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州 730000;兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州 730000;兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州 730000;兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州 730000;兰州空间技术物理研究所真空技术与物理重点实验室,兰州 730000【正文语种】中文【中图分类】V416.5;TN248【相关文献】1.CMOS SRAM器件单粒子锁定敏感区的脉冲激光定位试验研究 [J], 余永涛;封国强;陈睿;蔡明辉;上官士鹏;韩建伟2.商用FPGA器件的单粒子效应模拟实验研究 [J], 张宇宁;张小林;杨根庆;李华旺3.CMOS器件的单粒子效应及其加固 [J], 宋钦岐4.脉冲激光诱发130 nm体硅CMOS器件的单粒子闩锁效应 [J], 李赛;陈睿;韩建伟;上官士鹏;马英起5.CMOS器件单粒子效应电路级建模与仿真 [J], 丁李利;王坦;张凤祁;杨国庆;陈伟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
cmos存储单元电路抗单粒子翻转加固设计研究
cmos存储单元电路抗单粒子翻转加固设计研究CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）存储单元电路是现代数字电路和计算机系统中常用的一种存储器，其具有非常高的可靠性和稳定性。
然而，在大型集成电路当中，由于放射性粒子的存在，CMOS存储单元电路的单粒子翻转问题成为制约其可靠性的一个重要因素，尤其是在高海拔、太空航行等极端条件下，更容易受到放射性影响。
因此，在CMOS存储单元电路的设计中，抗单粒子翻转加固成为一个热点问题。
本文旨在研究CMOS存储单元电路的抗单粒子翻转加固设计，提出一些有效的方法和措施，从而提高其可靠性和稳定性。
一、单粒子翻转的原因和机制在CMOS存储单元电路中，单粒子翻转通常是由放射性粒子的撞击所引起。
这些粒子通常不会引起电路的明显损坏，但却可以导致单粒子翻转，使电路的状态改变。
这种现象被称为单粒子效应（Single-Event Effect，SEE）。
粒子撞击后会在电路中留下能感应电荷的电离空穴和自由电子，电离空穴和自由电子交互后就可以形成一对电子空穴对，两者之间存在电场，因此可以在电场的作用下迁移，直到撞击到电路的导体结构，从而改变电路的状态。
常见的单粒子翻转现象包括单粒子失效（SEU）、单粒子翻转（SET）和单粒子中断（SEB）等。
二、抗单粒子翻转加固设计方法为了抵御单粒子翻转现象对CMOS存储单元电路的影响，可以采取以下的抗单粒子翻转加固设计方法：1. 采用抗放射性材料一些抗放射性的材料可以在电路中使用，例如氧化铌（Nb2O5）、聚酰亚胺（PI）等。
这些材料具有高的抗放射性和抗温度变化特性，可以在电路中起到抵御放射性粒子的效果。
2. 采用补偿电路技术补偿电路技术是减少单粒子翻转的有效方法之一。
通过采用主动补偿和被动补偿等方法，可以减少电路中发生单粒子翻转的可能性，提高电路的可靠性和稳定性。
3. 采用多重冗余技术通过采用多重冗余技术，可以提高电路的容错性能，减少单粒子翻转对电路的影响。
CMOS存储单元电路抗单粒子翻转加固设计研究
CMOS存储单元电路抗单粒子翻转加固设计研究空间环境中存在着数量庞大的辐射粒子,这些粒子轰击到空间应用的集成电路系统上时,会使电路发生单粒子翻转、单粒子闩锁、单粒子烧毁等诸多辐射效应。
这些单粒子辐射效应将导致系统偏离正常功能,甚至整个芯片系统的失效。
作为储存大量数据的载体和电子系统不可缺少的一部分,存储电路在辐射环境中的单粒子翻转错误已成为危害芯片系统稳定性的重要因素,欧空局就曾经报道过单粒子翻转软错误所引发的卫星坠落事件,可见对存储电路进行抗单粒子翻转加固设计研究是十分必要的。
设计加固(Radiation Hardened by Design,RHBD)因其可以兼容现有标准商用CMOS工艺、节约制造芯片所需的成本,在抗辐射加固领域得到了设计人员的广泛应用。
本文采用RHBD方法对存储电路中的SRAM存储单元,锁存器和D触发器进行了加固设计研究,内容主要包括以下几个方面:(1)SRAM存储单元抗单粒子多节点翻转加固设计研究。
作为占据芯片面积较大的内部存储模块,静态随机存取存储器在辐射环境中的抗单粒子翻转性能直接关系到整个电路系统的可靠性。
本文首先基于设计冗余加固技术在电路级提出了一种抗辐射加固12管SRAM 存储单元结构;之后,根据该电路的构造特点,针对特定的存储节点,在版图级进行了进一步的加固设计。
结果表明,在电路级加固和版图级加固的联合作用下,辐射粒子无论以垂直入射,还是角度入射的形式轰击本文所提出的SRAM存储单元,它都能够完全抵抗由电荷收集及电荷共享所引起的单粒子多节点翻转。
(2)锁存器抗单粒子翻转加固设计研究。
作为时序电路的最小存储单元,锁存器电路在辐射环境下的抗单粒子翻转性能将直接关系到系统处理数据的正确性。
本文利用设计冗余加固技术,通过合理的结构设计,提出了一种低功耗抗单粒子翻转加固锁存器电路结构,并且通过对内部部分电路在高电平时钟周期和低电平时钟周期的复用设计,实现了在数据传输阶段滤除输入单粒子瞬态脉冲以及在保持阶段避免输出节点因内部节点发生单粒子翻转效应而进入高阻状态的设计目的。
CMOS集成电路电荷共享单粒子翻转分析及加固
CMOS集成电路电荷共享单粒子翻转分析及加固我国航天科技近年来取得了飞速的发展,对航天器中所采用的先进集成电路辐射加固技术的研究也迫在眉睫。
随着抗辐射集成电路迈入纳米尺度,集成电路芯片上的晶体管数量越来越多、时钟频率越来越高、工作电压和节点电容的减小,软错误成为航天器中集成电路失效的主要原因,电荷共享对单粒子翻转的研究提出了新挑战。
在纳米技术中,器件的尺寸和间距的减少使得单一的重离子轨迹能够同时覆盖多个器件,从而导致多个器件同时收集电荷。
电荷共享效应导致的多节点电荷收集现象,使得纳米集成电路面临着更为复杂的电路响应以及更为严峻的可靠性问题。
因此,如何在纳米集成电路下对电荷共享的影响机理以及试验表征进行研究,已成为目前集成电路辐照效应研究领域的重点问题。
另一方面,更严重的电荷共享会导致单一节点的加固方法失效,从而抑制电荷共享效应已成为一个重要的措施,以避免集成电路软错误。
如何提出有效的加固技术来缓解电荷共享的影响也成为一个热点问题。
此外,版图布局结构、外界粒子、掺杂工艺、电源电压、体偏置等因素会也随着实际应用环境的变化而变化,这将极大地影响集成电路的电荷共享和可靠性。
因此,深入研究电荷共享对纳米集成电路软错误的影响情况,有助于解决集成电路辐照领域面临的重要研究问题,对于纳米抗辐照加固集成电路设计也具有重要指导意义。
本文针对纳米互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺,对电荷共享效应的理论、测量以及加固技术进行了深入讨论,主要研究成果如下:提出了一种利用交叉互锁存储单元(DICE)来测量电荷共享影响范围的测试结构,这种测试结构充分利用了DICE锁存器的工作原理以及敏感节点对同时收集电荷的特性,利用3D计算机辅助工艺设计(TCAD)模拟证实了这种测试结构的合理性。
并且通过设计纳米工艺下的测试芯片,在重离子辐照条件下进行试验测量,试验和模拟结果具有较好的一致性,充分证实了这种方法的有效性。
基于电荷共享范围的测量结果,深入分析了电荷共享对触发器单元单粒子翻转的影响。
单粒子仿真方法研究
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。
纳米级CMOS集成电路的单粒子效应及其加固技术
应和加固技术方面的研究成果，包括首次提出的单粒子时域测试和分析方法、单粒子多节点翻转加固方法和单粒子瞬
态加固方法等．
关键词： 集成电路；纳米级；单粒子效应；抗辐射加固
中图分类号： ＴＮ４３ 文献标识码： Ａ 文章编号： ０３７２２１１２（２０１８）１０２５１１０８
电子学报 ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｊｏｕｒｎａｌ．ｏｒｇ．ｃｎ
收稿日期：２０１６１２１９；修回日期：２０１７０９０９；责任编辑：梅志强 基金项目：国家自然科学基金（Ｎｏ．６１６７４０１５，Ｎｏ．１１６９００４５）
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电 子 学 报
２０１８年
对芯片成本、性能 的 追 求，不 断 地 推 动 着 集 成 电 路 技术的进步，在同一 芯 片 上 集 成 的 电 路 密 度 不 断 提 高， 电路性能不 断 改 善，这 一 发 展 几 乎 始 终 遵 循 “摩 尔 定 律”的规律［２］．当前，先进集成电路几乎全部采用 １００ｎｍ 以下工艺实现，部分高端集成电路已采用 １６ｎｍ或 １４ｎｍ 工艺实现，集成电路技术已经全面进入纳米时代．然而， 随着集成电 路 特 征 尺 寸 缩 小 至 纳 米 尺 度，很 多 器 件 物 理问题和新 的 辐 射 效 应 问 题 随 之 出 现．相 比 于 超 深 亚 微米工艺，纳米级 工 艺 在 器 件 材 料、结 构、尺 寸、工 作 电 压上都发生 了 明 显 的 变 化，其 中 一 些 变 化 将 严 重 影 响 纳米级器件 和 集 成 电 路 的 抗 辐 射 性 能，给 纳 米 级 集 成 电路的 抗 辐 射 加 固 带 来 了 许 多 新 挑 战．主 要 的 问 题 包括：
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０３７２２１１２．２０１８．１０．０２７
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矿产资源开发利用方案编写内容要求及审查大纲
矿产资源开发利用方案编写内容要求及《矿产资源开发利用方案》审查大纲一、概述
㈠矿区位置、隶属关系和企业性质。
如为改扩建矿山, 应说明矿山现状、
特点及存在的主要问题。
㈡编制依据
(1简述项目前期工作进展情况及与有关方面对项目的意向性协议情况。
(2 列出开发利用方案编制所依据的主要基础性资料的名称。
如经储量管理部门认定的矿区地质勘探报告、选矿试验报告、加工利用试验报告、工程地质初评资料、矿区水文资料和供水资料等。
对改、扩建矿山应有生产实际资料, 如矿山总平面现状图、矿床开拓系统图、采场现状图和主要采选设备清单等。
二、矿产品需求现状和预测
㈠该矿产在国内需求情况和市场供应情况
1、矿产品现状及加工利用趋向。
2、国内近、远期的需求量及主要销向预测。
㈡产品价格分析
1、国内矿产品价格现状。
2、矿产品价格稳定性及变化趋势。
三、矿产资源概况
㈠矿区总体概况
1、矿区总体规划情况。
2、矿区矿产资源概况。
3、该设计与矿区总体开发的关系。
㈡该设计项目的资源概况
1、矿床地质及构造特征。
2、矿床开采技术条件及水文地质条件。