抗辐射集成电路设计理论与方法

目录

第1章辐射环境介绍
1.1空间辐射环境
1.1.1背景知识
1.1.2高能离子
1.1.3俘获电子
1.1.4俘获质子
1.1.5太阳宇宙射线
1.1.6银河宇宙射线
1.2高能物理辐射环境
1.3核辐射环境
1.3.1核爆炸辐射环境
1.3.2核反应堆辐射环境
1.4地面辐射环境
1.4.1大气辐射环境
1.4.2地辐射环境
1.5本章小结
参考文献
第2章辐射相互作用物理过程
2.1半导体材料中辐射的相互作用
2.1.1简介
2.1.2电磁相互作用
2.1.3强子的相互作用
2.1.4弱相互作用
2.1.5相互作用的过程
2.2辐射输运
2.2.1玻尔兹曼传输方程
2.2.2计算技术
2.2.3辐射输运仿真工具介绍
2.3应用实例
2.3.1地球轨道电子环境
2.3.2木星的辐射环境
2.3.3行星环境
2.3.4单粒子效应和轨道结构的详细建模
2.3.5趋势
2.4本章小结
参考文献
第3章电离总剂量效应
3.1概述
3.2电离总剂量
3.2.1电离损伤概述
3.2.2氧化物俘获电荷
3.2.3界面态陷阱
3.2.4MOS器件中的1/f噪声
3.3深亚微米工艺的辐射效应
3.3.1超小尺寸体硅CMOS工艺
3.3.2全耗尽型SOI的总剂量效应
3.3.3超薄氧化物
3.3.4高k电介质
3.4亚100nm CMOS工艺下的总剂量效应
3.4.1概述
3.4.2实验详情
3.4.3尺寸缩小对截止态电流的影响
3.4.4同一工艺节点上不同工艺类型的截止态电流
3.5本章小结
参考文献
第4章位移损伤效应
4.1背景信息
4.1.1早期的位移损伤效应研究
4.1.2位移损伤机制及效应的定性概述
4.2一致位移损伤效应
4.3非一致位移损伤效应
4.4位移损伤退火
4.4.1注入退火
4.4.2短期退火
4.4.3长期退火
4.5非电离能量损失和损伤相关性
4.5.1非电离能量损失率概念
4.5.2器件行为的NIEL相关性
4.5.3NIEL计算的进一步发展
4.5.4NIEL的使用约束
4.6位移损伤的演变和趋势
4.7本章小结
参考文献
第5章单粒子效应
5.1单粒子效应概述
5.1.1硅半导体中的单粒子效应产生原理
5.1.2专有名词
5.1.3存储器中的单粒子翻转机制
5.1.4数字电路中的单粒子效应机制
5.2新型器件和电路的发展趋势
5.2.1半导体发展路线图
5.2.2现代工艺中的缩小效应
5.3本底辐射的敏感度增强效应
5.3.1低能质子
5.3.2大气μ子
5.3.3低α材料问题
5.4新兴器件和相关机制
5.4.1绝缘体硅工艺
5.4.2多栅极器件
5.4.3体硅和绝缘体硅FinFET晶体管
5.4.4具有独立栅极的多栅极和多沟道器件
5.4.5ⅢⅤ族FinFET和隧道场效应管
5.4.6无结器件
5.5三维集成
5.6本章小结
参考文献
第6章单粒子闩锁机制加固策略及测试方法
6.1闩锁机制
6.2闩锁加固策略
6.3电气闩锁测试
6.4单粒子闩锁测试
6.4.1单个粒子诱发闩锁测试
6.4.2脉冲激光诱发闩锁测试
6.5单粒子闩锁加固策略有效性
6.6本章小结
参考文献
第7章辐射加固器件的SPICE模型
7.1环栅版图晶体管介绍
7.2环栅版图晶体管建模技术
7.2.1宽长比
7.2.2输出电阻
7.2.3电容
7.2.4仿真方法
7.3实验结果及讨论
7.3.1矩形晶体管比较
7.3.2环栅版图晶体管比较
7.3.3梯形晶体管比较
7.4其他加固器件的建模
7.5本章小结
参考文献
第8章抗辐射单元库设计
8.1组合逻辑加固
8.1.1单粒子闩锁加固
8.1.2总剂量加固
8.1.3总体加固影响
8.2组合单元优化
8.2.1晶体管尺寸的限制
8.2.2手动布局改进
8.2.3自动布局布线改进
8.3触发器加固
8.3.1传统时间冗余加固
8.3.2传统三模冗余加固
8.3.3高速三模冗余加固
8.3.4功耗和延迟比较
8.3.5辐射测试
8.4存储器单元加固
8.4.16管存储单元
8.4.2HIT存储单元
8.4.3DICE存储单元
8.4.410管存储单元
8.4.5几种抗辐射加固单元的性能对比
8.5单元库参数提取
8.5.1抽象生成
8.5.2单元提取
8.5.3单元库特性
8.5.4单元库文件提取实例
8.6本章小结
参考文献
第9章自动综合的抗辐射数字电路设计
9.1自定义CAD工具
9.2综合
9.3布局
9.4三模冗余
9.4.1布图规划解析
9.4.2网表解析
9.4.3布局解析
9.5布线
9.6时序分析和验证
9.7片外逻辑接口
9.8片上逻辑接口
9.9芯片接口实例
9.9.1双模冗余接口
9.9.2高速缓存接口
9.10双模冗余嵌入式处理器设计实例
9.11本章小结
参考文献
第10章模拟和混合信号电路加固设计
10.1模拟和混合信号电路的单粒子效应
10.1.1单粒子机制
10.1.2模拟单粒子瞬态
10.1.3运算放大器的单粒子效应
10.2偏置相关的单粒子效应模型
10.3电荷共享加固设计方法
10.3.1差分电荷消除版图
10.3.2敏感节点有源电荷消除
10.4节点分裂加固设计方法
10.4.1开关电容电路加固方法
10.4.2运算放大器加固方法
10.5本章小结
参考文献
第11章集成电路辐射效应仿真
11.1单粒子效应建模和仿真问题
11.1.1器件级建模方法
11.1.2电路级建模方法
11.1.3蒙特卡罗仿真工具
11.2单粒子效应仿真实例
11.2.1设计仿真电路模型
11.2.2SRAM三维建模： Gds2Mesh
11.2.3查看结果
11.3总剂量效应仿真
11.3.1概述
11.3.2方法
11.4位移损伤仿真
11.5本章小结
参考文献
第12章单粒子效应的脉冲激光测试原理
12.1概述
12.2激光测试技术基础
12.2.1激光测试技术的分类
12.2.2激光产生率建模
12.2.3激光与重离子产生率的对比
12.3用于集成电路测试的脉冲激光系统
12.3.1激光测试的基本原理
12.3.2实验平台
12.3.3自动化测试
12.3.4其他系统
12.4激光系统的应用举例
12.4.1单粒子翻转激光截面
12.4.2商业SRAM芯片的激光测试方法
12.4.3双光子吸收诱发载流子的激光单粒子效应测试
12.5本章小结
参考文献
第13章辐射加固保障测试
13.1实验室辐射源
13.1.1总剂量辐射源
13.1.2单粒子效应粒子加速器
13.1.3辐射源的选择
13.2总剂量辐射加固保障测试
13.2.1总剂量辐射加固保障测试方法
13.2.2剂量率增强效应
13.2.3辐射前升温应力(老化)效应
13.2.4辐射保障测试的实验室源
13.2.5坏情况偏置
13.2.6测试温度的影响
13.3单粒子效应辐射加固保障测试
13.3.1简介
13.3.2单粒子翻转
13.3.3单粒子闩锁
13.3.4单粒子烧毁和单粒子栅穿
13.4本章小结
参考文献
附录A