本文選題：單粒子效應 + 單粒子瞬態(tài)�。� 參考：《電子科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：隨著電子技術的發(fā)展,大規(guī)模集成電路被廣泛應用于航空、航天領域�？臻g環(huán)境中存在大量輻射粒子,由這些粒子引發(fā)的軟錯誤干擾電子設備正常工作,甚至造成設備故障。軟錯誤主要來源于時序電路的單粒子翻轉效應和組合邏輯的單粒子瞬態(tài)效應。為了評估軟錯誤效應,一方面要考慮寄存器中出現的單粒子翻轉效應,另一方面要考慮組合邏輯中產生的單粒子瞬態(tài)效應。有數據表明,當集成電路工藝技術進入納米級以后,組合邏輯中軟錯誤發(fā)生概率有超越存儲電路的趨勢。本文研究內容分為三個部分:一是研究了單粒子瞬態(tài)脈沖的展寬、縮減和濾除特性,并對瞬態(tài)脈沖傳播模型進行分析驗證;二是研究了組合電路的軟錯誤分析方法并進行建模;三是選擇ISCAS’85作為測試電路,對本文的模型進行分析驗證,并與基于路徑模型的估算結果進行對比。具體內容如下:本文第三章基于130 nm工藝條件,分析了瞬態(tài)脈沖在傳播過程中的脈沖效應:展寬效應、縮減效應、濾除效應。分析了基于脈沖效應的瞬態(tài)脈沖傳播模型,得到該模型估算值和Hspice仿真值平均誤差為1.302%。分析了電路節(jié)點扇出、晶體管大小以及傳播延時對脈沖傳播特性的影響。在反相器鏈仿真分析中,通過Hspice仿真,驗證了瞬態(tài)脈沖在傳播過程中的脈沖效應臨界點(Wp/Wn)在2~3之間。本文第四章對瞬態(tài)脈沖的產生概率、傳播概率、捕獲概率評估模型進行建模,提出了基于概率模型的軟錯誤評估方法。在脈沖產生概率評估模型建模中,提出了基于線性模型的臨界電荷估算模型,該模型是被轟擊節(jié)點處驅動和扇出晶體管大小的函數。在脈沖傳播概率評估模型建模中,采用查找表法來估算單個邏輯門傳播概率l,l有助于評估不同類型邏輯門的軟錯誤率,驗證了隨著邏輯門輸入端數目的增加使脈沖傳播概率降低。在脈沖捕獲概率評估模型建模中,依據注入脈沖寬度和傳播延時關系,對捕獲到存儲單元的脈沖采用脈沖傳播模型來估算,將脈沖效應和鎖存效應相結合。本文第五章以ISCAS’85作為測試電路,實現對本文所采用軟錯誤評估模型的分析驗證。驗證了瞬態(tài)脈沖產生概率隨著臨界電荷的增大而減小,呈指數關系。驗證了瞬態(tài)脈沖捕獲概率隨著寄存器捕獲到的脈沖寬度的增加而增加。最終得到了所采用電路的基本信息和電路的軟錯誤率,軟錯誤率估算值近似在1E-05數量級,和已有經驗模型估算值近似在同一數量級,驗證了本文所采用模型的可行性。
[Abstract]:With the development of electronic technology, large-scale integrated circuits are widely used in aviation and aerospace fields. There are a large number of radiation particles in space environment. The soft errors caused by these particles interfere with the normal operation of electronic equipment and even cause equipment failure. The soft error mainly comes from the single particle flip effect of sequential circuit and the single particle transient effect of combinational logic. In order to evaluate the soft error effect, on the one hand, the single-particle flip effect in the register must be considered, on the other hand, the single-particle transient effect in the combinational logic should be considered. Some data show that the probability of soft error in combinational logic is higher than that of memory circuit when integrated circuit technology enters nanometer level. This paper is divided into three parts: first, the characteristics of single particle transient pulse broadening, reduction and filtering are studied, and the transient pulse propagation model is analyzed and verified; second, the soft error analysis method of combinational circuit is studied and modeled. The third is to select ISCAS'85 as the test circuit to analyze and verify the model and compare it with the estimated results based on the path model. The main contents are as follows: in the third chapter, based on the 130 nm process conditions, the pulse effects of transient pulse propagation are analyzed: broadening effect, reducing effect and filtering effect. The transient pulse propagation model based on pulse effect is analyzed, and the average error between the estimated value of the model and the simulation value of Hspice is 1.302. The effects of circuit node fan-out, transistor size and propagation delay on the pulse propagation characteristics are analyzed. In the simulation analysis of inverter chain, the critical point of pulse effect during transient pulse propagation is verified by Hspice simulation, and the critical point Wp / Wn is between 2 and 3. In the fourth chapter, the generation probability, propagation probability and capture probability evaluation model of transient pulse are modeled, and a soft error evaluation method based on probability model is proposed. The critical charge estimation model based on linear model is proposed in the model of pulse generation probability evaluation. The model is a function of the size of the driven and fan-out transistors at the bombarded nodes. In the modeling of pulse propagation probability evaluation model, the method of lookup table is used to estimate the propagation probability of a single logic gate, which is helpful to evaluate the soft error rate of different logic gates. It is verified that the pulse propagation probability decreases with the increase of the number of logic gate inputs. In the modeling of pulse acquisition probability evaluation model, according to the relation between injection pulse width and propagation delay, pulse propagation model is used to estimate the captured pulse to the memory cell, and the pulse effect and latch effect are combined. In the fifth chapter, ISCAS'85 is used as the test circuit to realize the analysis and verification of the soft error evaluation model used in this paper. It is verified that the probability of transient pulse generation decreases with the increase of critical charge and is exponentially related. It is verified that the transient pulse acquisition probability increases with the increase of the pulse width captured by the register. Finally, the basic information of the circuit and the soft error rate of the circuit are obtained. The estimated value of the soft error rate is approximately in the order of 1E-05 and approximately the same order of magnitude as the estimated value of the existing empirical model, which verifies the feasibility of the model adopted in this paper.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN47

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本文編號：1807804