基于四值脉冲参数模型的单粒子瞬态传播机理与软错误率分析方法

随着工艺尺寸的不断缩小,由单粒子瞬态(Single Event Transient, SET)效应引起的软错误已经成为影响宇航用深亚微米VLSI电路可靠性的主要威胁,而SET脉冲的产生和传播也成为电路软错误研究的热点问题。通过研究SET脉冲在逻辑链路中的传播发现:脉冲上升时间和下降时间的差异能够引起输出脉冲宽度的展宽或衰减;脉冲的宽度和幅度可决定其是否会被门的电气效应所屏蔽。该文提出一种四值脉冲参数模型可准确模拟SET脉冲形状,并采用结合查找表和经验公式的方法来模拟SET脉冲在电路中的传播过程。该文提出的四值脉冲参数模型可模拟SET脉冲在传播过程中的展宽和衰减效应,与单参数脉冲模型相比计算精度提高了2.4%。该文应用基于图的故障传播概率算法模拟SET脉冲传播过程中的逻辑屏蔽,可快速计算电路的软错误率。对ISCAS89及ISCAS85电路进行分析的实验结果表明:该方法与HSPICE仿真方法的平均偏差为4.12%,计算速度提升10000倍。该文方法可对大规模集成电路的软错误率进行快速分析。     

NBTI效应导致SET脉冲在产生与传播过程中的展宽

本文研究了负偏置温度不稳定性(NBTI)对单粒子瞬态(SET)脉冲产生与传播过程的影响.研究结果表明:NBTI能够导致SET脉冲在产生与传播的过程中随时间而不断展宽.本文还基于工艺计算机辅助设计模拟软件(TCAD)进行器件模拟,提出了一种在130nm体硅工艺下,计算SET脉冲宽度的解析模型,并结合NBTI阈值电压退化的...     

超深亚微米工艺下的电路级耦合SET脉冲注入

超深亚微米工艺下在电路模拟器中使用独立电流源方法的单粒子瞬态(single event transient, SET)脉冲注入与实验结果有很大误差. 作者提出了一种基于二维查找表的耦合电流源注入的方法,并且基于开源的SPICE 代码实现. 该方法的计算结果与器件/电路混合模拟接近,而其计算时间远小于混合模拟. 该法与SPICE 集成,可以引入实验测量数据,适合于大规模组合电路的SET 错误率分析.     

超深亚微米工艺下的电路级耦合SET脉冲注入

超深亚微米工艺下在电路模拟器中使用独立电流源方法的单粒子瞬态(single event transient,SET)脉冲注入与实验结果有很大误差.作者提出了一种基于二维查找表的耦合电流源注入的方法,并且基于开源的SPICE代码实现.该方法的计算结果与器件/电路混合模拟接近,而其计算时间远小于混合模拟.该法与SPICE集成,可以引入实验测量数据,适合于大规模组合电路的SET错误率分析.     

一种模拟SET的脉冲产生方法

提出一种基于PLL(Phase Locked Loop)的电子脉冲产生方法,利用该方法可以产生最小宽度为325ps的瞬态脉冲并对SRAM型FPGAs(Field Programmable Gate Arrays)中实现的组合逻辑电路进行SET传播特性的研究.实验结果表明该脉冲产生方法实现简单,可以在不改变电路布局布线的前提下,改变注入脉冲宽度,且由PLL相位计算出的理论脉冲宽度与实际测量误差小于3%.     

基于保护门的纳米CMOS电路抗单粒子瞬态加固技术研究

随着器件特征尺寸的缩减,单粒子瞬态效应(SET)成为空间辐射环境中先进集成电路可靠性的主要威胁之一。基于保护门,提出了一种抗SET的加固单元。该加固单元不仅可以过滤组合逻辑电路传播的SET脉冲,而且因逻辑门的电气遮掩效应和电气隔离,可对SET脉冲产生衰减作用,进而减弱到达时序电路的SET脉冲。在45 nm工艺节点下,开展了电路的随机SET故障注入仿真分析。结果表明,与其他加固单元相比,所提出的加固单元的功耗时延积(PDP)尽管平均增加了17.42%,但容忍SET的最大脉冲宽度平均提高了113.65%,且时延平均降低了38.24%。     

脉冲激光试验评估模拟电路单粒子效应

利用脉冲激光对典型模拟电路的单粒子效应进行了试验评估及加固技术试验验证,研究2种不同工艺的运算放大器的单粒子瞬态脉冲(SET)效应,在特定工作条件下两者SET脉冲特征规律及响应阈值分别为79.4 pJ和115.4 pJ,分析了SET脉冲产生和传播特征及对后续数字电路和电源模块系统电路的影响。针对SET效应对系统电路的危害性,设置了合理的滤波电路来完成系统电路级加固,并通过了相关故障注入试验验证,取得了较好的加固效果。     

单粒子瞬态脉冲宽度量化与自测试电路设计

为了研究组合逻辑中单粒子瞬态(Single-Event Transient,SET)的特性,采用片上测量技术提出了一套SET脉冲宽度测量方案.针对SET脉冲特性,设计了一种基于自主触发的脉冲测量电路,提出了一种用于自测试验证的脉冲激励电路.基于本所350nm SOI工艺,完成了一款集脉冲收集、测量、自测试于一体的SET重离子辐射测试芯片.通过仿真分析,验证了该方案的有效性.此方案为其他深亚微米工艺下SET研究提供了参考.     

考虑多时钟周期瞬态脉冲叠加的锁存窗屏蔽模型

集成电路工艺水平的提升,使得由单粒子瞬态脉冲造成的芯片失效越发不容忽视．为了准确计算单粒子瞬态脉冲对锁存器造成的失效率,提出一种考虑多时钟周期瞬态脉冲叠加的锁存窗屏蔽模型．使用提出的考虑扇出重汇聚的敏化路径逼近搜索算法查找门节点到达锁存器的敏化路径,并记录路径延迟;在扇出重汇聚路径上,使用提出的脉冲叠加计算方法对脉冲进行叠加;对传播到达锁存器的脉冲使用提出的锁存窗屏蔽模型进行失效率的计算．文中的锁存窗屏蔽模型可以准确计算扇出重汇聚导致的脉冲叠加,并对多时钟周期情形具有很好的适用性．针对ISCAS’85基准电路的软错误率评估结果表明,与不考虑多时钟周期瞬态脉冲叠加的方法相比,文中方法使用不到2倍的时间开销,平均提高7．5％的软错误率评估准确度．     

SET传播过程中的脉冲展宽效应

利用SPICE电路模拟研究了SET在传播过程中的脉冲展宽效应.结果表明,负载的不均衡、电路上/下拉网络驱动能力的不对称以及浮体效应是造成脉冲展宽/压缩的主要原因. 本文从基本的上升/下降延迟计算出发,对脉冲展宽/压缩的机理进行了深入的分析,认为在负载均衡的条件下,SOI反相器链中的脉冲展宽效应主要归因于浮体效应和“局部”浮体效应.