本文研究了低能质子诱导多特征尺寸NAND闪存单粒子效应灵敏度。在0.41 MeV质子作用下,25nm和16nm闪存器件出现了单粒子效应截面峰值。SRIM模拟揭示了这种现象产生的主要原因,低能质子直接电离引起的单粒子翻转比高能质子核反应引起的单粒子翻转要高几个数量级。此外,还研究了累积剂量对闪存器件单粒子效应灵敏度的影响。随着累积剂量的增加,单粒子翻转截面显著增加。这种现象的出现是由于质子和累积剂量的结合引起的阈值电压偏移造成的。
在质子辐照下,使用扫描电子显微镜 (SEM) 研究了来自同一制造商的三种 SDRAM,其技术节点尺寸分别为 110、72 和 63 nm。表征了辐射引起的故障,并比较了不同部件类型之间的故障。被测设备 (DUT) 经过质子辐照,并以卡住位和单比特翻转 (SBU) 的形式经历了单粒子效应 (SEE)。对具有 SBU 并在辐照期间卡住的比特的数据保留时间进行分析,结果显示保留时间退化模式相似,这表明这三种部件类型中的 SBU 和卡住位可能是由相同机制引起的。还在辐照前后进行了详细的数据保留时间分析,以研究辐照后和退火一段时间后数据保留时间的变化。发现最大的辐射引起的保留时间损失发生在退火过程中,但辐照后直接受影响最小的比特的数据保留时间随着退火时间而减少。 SEM 成像显示,不同测试部件类型之间的存储单元结构存在差异。节点尺寸最大的器件对辐射最敏感,无论是 SEE 还是累积辐射效应。
碳化硅 (SiC) 功率 MOSFET 的优势使得该技术在太空、航空电子和高能加速器应用方面具有吸引力。然而,当前的商业技术仍然容易受到单粒子效应 (SEE) 和辐射环境引起的潜在损伤的影响。在暴露于重离子的商用 SiC 功率 MOSFET 中,实验观察到两种类型的潜在损伤。一种是在略低于退化开始的偏置电压下观察到的,它涉及栅极氧化物。另一种损伤类型是在低于单粒子烧毁 (SEB) 极限的偏置电压下观察到的,它归因于 SiC 晶格的改变。聚焦离子束 (FIB) 和扫描电子显微镜 (SEM) 用于研究损伤部位。最后,总结了重离子在 SiC MOSFET 中引起的不同类型的损伤,这些损伤与离子 LET 和操作偏置有关。
上一代太空级 FPGA 的制造工艺采用了更大的结构几何形状,专注于缓解单粒子翻转 (SEU),并采用了三倍寄存器和双互锁存储单元等强化方法。该工艺的一个优点是,更大的寄生布线电容本质上可以过滤辐射环境中固有的单粒子瞬变 (SET)。最新一代 FPGA 具有更高的逻辑密度和更小的互连。因此,由于太空中离子的电荷量影响敏感节点的可能性增加,SET 可能成为主要的单粒子效应 (SEE)。
量子力学系统的希尔伯特空间可以具有非平凡几何,这一认识导致人们在单粒子和多粒子量子系统中发现了大量新奇现象。特别是,与单粒子波函数相关的几何考虑导致了非相互作用拓扑绝缘体 (TI) 的最初发现和最终分类 [1 – 4] ,以及对这些相中缺陷相关特性的研究 [5 – 8] 。另一方面,在分数量子霍尔系统 (FQHS) [9,10] 和分数陈绝缘体 (FCI) [11,12] 的框架内,研究了拓扑与占据非平凡单粒子态的粒子间相互作用之间相互作用所产生的迷人物理。然而,由于后者的关联性质,建立单粒子和多粒子层面上非平凡几何的作用之间的直接关系一直很困难。在本文中,我们展示了二维 (2D) 单粒子能带结构的非平凡几何与相关 Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 超导体的响应特性之间的明确联系 [13] 。特别地,我们表明,在用大质量狄拉克模型描述正常态的二维系统中,超导态遵循修改的通量量子化条件,从而产生分数通量涡旋以及非常规约瑟夫森响应。必须强调的是,超导态与正常态没有扰动关系。但是,正如我们在下面所展示的,使用 BCS 变分假设可以处理相变两侧的几何作用。流形量子化源于这样一个事实:在块体超导体内部深处,序参量的整体相位是恒定的。在传统的
近年来,晶体管技术的进步使得人们能够设计出越来越复杂的集成电路。随着在降低功耗和提高性能方面取得的巨大成就,在考虑深度扩展技术时也面临着新的挑战。明显的工艺变异性、老化和辐射效应是经常出现的设计挑战,其重要性也日益增加 [1-5]。集成电路越来越容易受到单个高能粒子撞击的影响,可能会产生破坏性或非破坏性的影响。当粒子撞击触发 CMOS 电路中固有的 PNPN 结构中的寄生晶体管时,就会发生单粒子闩锁 (SEL),这可能会产生破坏性影响 [6]。当高能粒子从顺序逻辑元件撞击晶体管的敏感区域并沉积足够的电荷以扰乱电路时,单粒子翻转 (SEU) 会以位翻转的形式出现。此外,组合逻辑电路容易受到单粒子瞬态 (SET) 效应的影响,这种效应表现为粒子与处于关断状态的晶体管漏极电极相互作用产生的寄生瞬态电流。这并不是单粒子效应 (SEE) 的详尽列表 [7]。辐射加固设计 (RHBD) 技术已经开发出来,用于应对不同辐射条件下电子电路的辐射效应
摘要 提出了一种节能的抗单粒子翻转(SEU)脉冲触发器设计。双模块冗余设计充分利用了脉冲触发器结构简洁的优点,避免了脉冲触发器功耗大的缺点。采用时钟门控方案降低功耗。静态配置和避免竞争机制实现了功耗、速度和抗单粒子翻转能力的平衡。通过SEU截面评估了SEU耐受性,发现其显著低于传统D触发器。采用55nm CMOS工艺设计了触发器,并进行了性能评估。所提设计实现了最低功耗,甚至低于传统D触发器。虽然牺牲了速度,但在加固设计中实现了最低的功率延迟积。所提设计为速度不敏感和功率受限的应用提供了解决方案。 关键词:单粒子翻转,抗辐射,节能,触发器 分类:集成电路
本文介绍了一种非侵入式故障原因捕获方法,用于作为知识产权 (IP) 集成的基于处理器的片上系统 (SoC)。它在辐射技术鉴定的背景下提供有关单粒子翻转 (SEU) 起源的诊断信息。由于结合了跟踪事件缓冲和错误检测与触发机制,该模块能够仅使用 1 KB 内存捕获包含错误传播的执行跟踪。执行跟踪由一组可配置的流水线寄存器补充。对于单粒子功能中断 (SEFI),我们还提出了一种基于机器学习算法的技术来查找 SEU 来自哪个寄存器。捕获的 CPU 跟踪由分类算法处理,在故障注入活动数据库上进行训练,并提供高达 87 % 的准确率。
尽管成本高昂且耗时,但仍可在地面设施中评估功率 MOSFET (金属氧化物半导体场效应晶体管) 中重离子诱导的单粒子烧毁 (SEB) 风险。因此,很少有实验研究专门研究与描述离子诱导 SEB 现象相关的相关参数。在本文中,使用几种离子能量组合研究了低压功率 VDMOSFET (垂直双扩散 MOSFET) 中的重离子诱导 SEB。进行了自洽统计分析,以阐明电荷沉积与 SEB 触发之间的关系。将实验数据与文献中的功率 MOSFET 中 SEE (单粒子效应) 最坏情况预测模型进行了比较,首次支持其与 SEB 机制中最坏情况预测的相关性。