抗輻射集成電路設計理論與方法

目錄

第1章輻射環(huán)境介紹
1.1空間輻射環(huán)境
1.1.1背景知識
1.1.2高能離子
1.1.3俘獲電子
1.1.4俘獲質子
1.1.5太陽宇宙射線
1.1.6銀河宇宙射線
1.2高能物理輻射環(huán)境
1.3核輻射環(huán)境
1.3.1核爆炸輻射環(huán)境
1.3.2核反應堆輻射環(huán)境
1.4地面輻射環(huán)境
1.4.1大氣輻射環(huán)境
1.4.2地輻射環(huán)境
1.5本章小結
參考文獻
第2章輻射相互作用物理過程
2.1半導體材料中輻射的相互作用
2.1.1簡介
2.1.2電磁相互作用
2.1.3強子的相互作用
2.1.4弱相互作用
2.1.5相互作用的過程
2.2輻射輸運
2.2.1玻爾茲曼傳輸方程
2.2.2計算技術
2.2.3輻射輸運仿真工具介紹
2.3應用實例
2.3.1地球軌道電子環(huán)境
2.3.2木星的輻射環(huán)境
2.3.3行星環(huán)境
2.3.4單粒子效應和軌道結構的詳細建模
2.3.5趨勢
2.4本章小結
參考文獻
第3章電離總劑量效應
3.1概述
3.2電離總劑量
3.2.1電離損傷概述
3.2.2氧化物俘獲電荷
3.2.3界面態(tài)陷阱
3.2.4MOS器件中的1/f噪聲
3.3深亞微米工藝的輻射效應
3.3.1超小尺寸體硅CMOS工藝
3.3.2全耗盡型SOI的總劑量效應
3.3.3超薄氧化物
3.3.4高k電介質
3.4亞100nm CMOS工藝下的總劑量效應
3.4.1概述
3.4.2實驗詳情
3.4.3尺寸縮小對截止態(tài)電流的影響
3.4.4同一工藝節(jié)點上不同工藝類型的截止態(tài)電流
3.5本章小結
參考文獻
第4章位移損傷效應
4.1背景信息
4.1.1早期的位移損傷效應研究
4.1.2位移損傷機制及效應的定性概述
4.2一致位移損傷效應
4.3非一致位移損傷效應
4.4位移損傷退火
4.4.1注入退火
4.4.2短期退火
4.4.3長期退火
4.5非電離能量損失和損傷相關性
4.5.1非電離能量損失率概念
4.5.2器件行為的NIEL相關性
4.5.3NIEL計算的進一步發(fā)展
4.5.4NIEL的使用約束
4.6位移損傷的演變和趨勢
4.7本章小結
參考文獻
第5章單粒子效應
5.1單粒子效應概述
5.1.1硅半導體中的單粒子效應產(chǎn)生原理
5.1.2專有名詞
5.1.3存儲器中的單粒子翻轉機制
5.1.4數(shù)字電路中的單粒子效應機制
5.2新型器件和電路的發(fā)展趨勢
5.2.1半導體發(fā)展路線圖
5.2.2現(xiàn)代工藝中的縮小效應
5.3本底輻射的敏感度增強效應
5.3.1低能質子
5.3.2大氣μ子
5.3.3低α材料問題
5.4新興器件和相關機制
5.4.1絕緣體硅工藝
5.4.2多柵極器件
5.4.3體硅和絕緣體硅FinFET晶體管
5.4.4具有獨立柵極的多柵極和多溝道器件
5.4.5ⅢⅤ族FinFET和隧道場效應管
5.4.6無結器件
5.5三維集成
5.6本章小結
參考文獻
第6章單粒子閂鎖機制加固策略及測試方法
6.1閂鎖機制
6.2閂鎖加固策略
6.3電氣閂鎖測試
6.4單粒子閂鎖測試
6.4.1單個粒子誘發(fā)閂鎖測試
6.4.2脈沖激光誘發(fā)閂鎖測試
6.5單粒子閂鎖加固策略有效性
6.6本章小結
參考文獻
第7章輻射加固器件的SPICE模型
7.1環(huán)柵版圖晶體管介紹
7.2環(huán)柵版圖晶體管建模技術
7.2.1寬長比
7.2.2輸出電阻
7.2.3電容
7.2.4仿真方法
7.3實驗結果及討論
7.3.1矩形晶體管比較
7.3.2環(huán)柵版圖晶體管比較
7.3.3梯形晶體管比較
7.4其他加固器件的建模
7.5本章小結
參考文獻
第8章抗輻射單元庫設計
8.1組合邏輯加固
8.1.1單粒子閂鎖加固
8.1.2總劑量加固
8.1.3總體加固影響
8.2組合單元優(yōu)化
8.2.1晶體管尺寸的限制
8.2.2手動布局改進
8.2.3自動布局布線改進
8.3觸發(fā)器加固
8.3.1傳統(tǒng)時間冗余加固
8.3.2傳統(tǒng)三模冗余加固
8.3.3高速三模冗余加固
8.3.4功耗和延遲比較
8.3.5輻射測試
8.4存儲器單元加固
8.4.16管存儲單元
8.4.2HIT存儲單元
8.4.3DICE存儲單元
8.4.410管存儲單元
8.4.5幾種抗輻射加固單元的性能對比
8.5單元庫參數(shù)提取
8.5.1抽象生成
8.5.2單元提取
8.5.3單元庫特性
8.5.4單元庫文件提取實例
8.6本章小結
參考文獻
第9章自動綜合的抗輻射數(shù)字電路設計
9.1自定義CAD工具
9.2綜合
9.3布局
9.4三模冗余
9.4.1布圖規(guī)劃解析
9.4.2網(wǎng)表解析
9.4.3布局解析
9.5布線
9.6時序分析和驗證
9.7片外邏輯接口
9.8片上邏輯接口
9.9芯片接口實例
9.9.1雙模冗余接口
9.9.2高速緩存接口
9.10雙模冗余嵌入式處理器設計實例
9.11本章小結
參考文獻
第10章模擬和混合信號電路加固設計
10.1模擬和混合信號電路的單粒子效應
10.1.1單粒子機制
10.1.2模擬單粒子瞬態(tài)
10.1.3運算放大器的單粒子效應
10.2偏置相關的單粒子效應模型
10.3電荷共享加固設計方法
10.3.1差分電荷消除版圖
10.3.2敏感節(jié)點有源電荷消除
10.4節(jié)點分裂加固設計方法
10.4.1開關電容電路加固方法
10.4.2運算放大器加固方法
10.5本章小結
參考文獻
第11章集成電路輻射效應仿真
11.1單粒子效應建模和仿真問題
11.1.1器件級建模方法
11.1.2電路級建模方法
11.1.3蒙特卡羅仿真工具
11.2單粒子效應仿真實例
11.2.1設計仿真電路模型
11.2.2SRAM三維建模： Gds2Mesh
11.2.3查看結果
11.3總劑量效應仿真
11.3.1概述
11.3.2方法
11.4位移損傷仿真
11.5本章小結
參考文獻
第12章單粒子效應的脈沖激光測試原理
12.1概述
12.2激光測試技術基礎
12.2.1激光測試技術的分類
12.2.2激光產(chǎn)生率建模
12.2.3激光與重離子產(chǎn)生率的對比
12.3用于集成電路測試的脈沖激光系統(tǒng)
12.3.1激光測試的基本原理
12.3.2實驗平臺
12.3.3自動化測試
12.3.4其他系統(tǒng)
12.4激光系統(tǒng)的應用舉例
12.4.1單粒子翻轉激光截面
12.4.2商業(yè)SRAM芯片的激光測試方法
12.4.3雙光子吸收誘發(fā)載流子的激光單粒子效應測試
12.5本章小結
參考文獻
第13章輻射加固保障測試
13.1實驗室輻射源
13.1.1總劑量輻射源
13.1.2單粒子效應粒子加速器
13.1.3輻射源的選擇
13.2總劑量輻射加固保障測試
13.2.1總劑量輻射加固保障測試方法
13.2.2劑量率增強效應
13.2.3輻射前升溫應力(老化)效應
13.2.4輻射保障測試的實驗室源
13.2.5壞情況偏置
13.2.6測試溫度的影響
13.3單粒子效應輻射加固保障測試
13.3.1簡介
13.3.2單粒子翻轉
13.3.3單粒子閂鎖
13.3.4單粒子燒毀和單粒子柵穿
13.4本章小結
參考文獻
附錄A