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利用晶体管折叠布局作为 RHBD 技术......
随着晶体管特征尺寸的减小，HE 对高能粒子的敏感性会增加 [1-3]。由于电子系统广泛用于恶劣环境，文献中对缓解辐射影响的技术进行了大量的研究 [4-7]。可以从制造工艺修改到不同的设计实现来探索辐射加固策略。掺杂分布的修改、沉积工艺的优化和不同材料的使用都是众所周知的工艺加固辐射 (RHBP) 技术的例子。然而，除了成本较高之外，RHBP 通常比最先进的 CMOS 工艺落后几代，导致性能低下。另一方面，辐射加固设计 (RHBD) 已被证明可有效增强对辐射效应的抵抗力 [7]。这些技术可以在从电路布局到系统设计的不同抽象级别上实现。单粒子效应 (SEE) 的产生机制与集成电路 (IC) 的物理布局密切相关，例如，晶体管 pn 结中的能量沉积和电荷收集之间的关系。因此，可以在电路布局级别应用多种硬化方法，例如封闭布局晶体管 (ELT)、保护环、虚拟晶体管/栅极或双互锁存储单元 (DICE) [6-9]。
利用晶体管折叠布局作为RHBD技术针对单个事件瞬变
随着晶体管特征大小的降低，对能量颗粒的敏感性会增加[1-3]。由于电子系统在恶劣的环境中的广泛使用，对辐射效应的缓解技术已在文献中得到了大量研究[4-7]。可以从制造过程修改到不同设计实现的辐射硬化策略。修改掺杂曲线，对沉积过程的优化和使用不同材料的使用是按过程（RHBP）技术众所周知的辐射硬化的示例。但是，除了其较高的成本外，RHBP通常是最先进的CMOS流程后面几代人，导致低级性能。另一方面，通过设计（RHBD）进行辐射硬化可有效提供对辐射效应的硬度[7]。这些技术可以从电路布局到系统设计的不同级别的抽象级别实现。单事件效应（SEE）的产生机制与综合电路（ICS）的物理布局密切相关，例如，在晶体管的P-N连接中，能量沉积和电荷收集之间的关系。因此，可以在电路布局级别上应用几种硬化方法，例如封闭的布局晶体管（ELT），防护环，虚拟晶体管/门或双互锁存储单元（DICE）[6-9]。
预测工具和抗辐射设计 (...
A.3.1 物理布局层面的强化设计（RHBD）。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 159 A.3.2 电路级强化设计（RHBD）162 A.3.3 提高强化技术的效率。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 163 A.3.4 结论. 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 。 166
MNEMOSYNE - 带串行接口的磁性非易失性随机存取存储器
程序存储器是太空应用的关键组件。它们永久存储在微控制器上执行的程序或现场可编程门阵列 (FPGA) 的配置数据。它们在可靠性、容错性和抗辐射性方面具有最严格的要求。欧盟资助的 MNEMOSYNE 项目旨在展示新一代具有串行接口的抗辐射高密度非易失性程序存储器。该技术将基于最先进的商用嵌入式磁性 RAM，采用 22 nm FD-SOI 工艺。如果成功，该项目将推出第一款密度高于 64 Mb 的抗辐射非易失性程序存储器，用于太空应用。存储器是太空应用的关键组件。它们可分为三种类型：大容量、高速缓存和程序存储器。后者永久存储可作为 MCU 启动存储器或 FPGA 配置非易失性存储器 (NVM) 执行的程序。在太空应用中，程序存储器是需要最高可靠性、零错误容忍度和最高辐射强度的存储器，因为它与系统上电直接相关。另一方面，随着系统性能要求的提高，集成电路（IC）越来越密集。最近的太空程序存储器需要更高的速度和密度。例如，欧洲辐射硬化 FPGA BRAVE NG-Medium 至少需要 13Mb 的配置。下一代 NG-large 和 NG-Ultra 将需要 128Mb 和高达 512Mb 的高速、低引脚数配置存储器。目前，对于这种关键存储器，没有可用的欧洲辐射硬化存储器组件。MNEMOSYNE 项目旨在基于最先进和成熟的欧洲商用 22 nm FDSOI 磁性 RAM (MRAM) 技术开发（设计和原型）新一代具有串行接口的辐射硬化高密度 NVM。得益于 FDSOI 半导体结构，该工艺自然提供了良好的辐射耐受性。此外，MRAM 技术天然具有 SEU 免疫力。关键创新包括：• 第一个密度高于 1Mb 的欧洲 RHBD（抗辐射设计）空间 NVM；• 第一个密度高于 16Mb 的全球 RHBD 空间 NVM；• 第一个采用低于 65nm 工艺的欧洲嵌入式 RHBD 高性能空间 NVM IP 核；• 第一个用于空间应用的新一代自旋转移力矩 (STT) MRAM；• 第一个在 22nm FDSOI 上应用于数字和模拟 IP 的 RHBD，用于缓解 TID 和 SEE；高密度 MRAM 的开发将重塑航天工业及其他领域的整个存储器芯片市场。
抗辐射和耐辐射解决方案
Microchip 提出了一种独特的可扩展方法。例如，“COTS 到抗辐射”设备是原始 COTS 设计的一个版本，其中包括辐射改进，以在太空中提供完全的闩锁免疫力。这些设备最初并不是为这种环境设计的，但选择实现 20Krad 到 50Krad 的辐射耐受性，然后采用陶瓷（在 QML 等效流程下）或塑料（在高可靠性质量流程下）封装，以有限的成本提供最佳的资格水平和完全的可追溯性。第二种选择甚至可以扩展到将 COTS 转换为抗辐射设备。组件供应商可以重复使用先进的 COTS 架构和成熟的设计来创建抗辐射解决方案，以较低的 SEU 错误率达到 >100 Krad 的辐射免疫力。通过这种 COTS 升级方法，RT 和 RHBD 设备都成为与初始 COTS 设备相同的设备生态系统的一部分。
航空应用的高可靠性12T SRAM辐射型电池
摘要：在航空航天高辐射环境中使用的静态随机记忆（SRAM）细胞已经非常容易受到单事件效应的影响（请参阅）。因此，使用辐射硬化设计（RHBD）概念提出了一个用于软误差恢复的12T SRAM硬化电路（RHB-12T单元）。为了验证RHB-12T的性能，由28 nm CMOS过程模拟了所提出的细胞，并将其与其他硬化的细胞（Quatro-10t，We-Quatro-12t，Rhm-12t，Rhm-12t，Rhd-12t，Rhd-12t和RSP-14T进行比较）。仿真结果表明，RHB-12T单元不仅可以从其敏感节点引起的单事件障碍中恢复，而且还可以从由其存储节点对引起的单事件多节点误击中。所提出的单元格与Quatro-10t /We-Quatro-12t /rsp-14t和1.31×/1.11.11×/1.18×/1.37×更短的写入延迟相比，比We-Quatro-12t sspsssss Spsssssss Spssss Spsssss Spssss Spssss Spssss Spsssss Spssss Spsssss Spsssss Spsssss Spssss Spsssss较短。它还显示出比Quatro-10t /Rhm-12t /Rhd-12t和1.12×/1.04×/1.09×比RHM-12T /RHM-12T /RHD-12T /RSP-14T更高的1.35×/1.11×/1.04×读取稳定性和更高的读取稳定性。所有这些改进都是以稍大的面积和功耗的成本来实现的。
基于标准单元的栅极尺寸和晶体管堆叠的抗辐射效率
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