本文關(guān)鍵詞：基于庫單元的SET硬件模擬技術(shù)研究

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【摘要】：隨著人類對空間探索的不斷深入,空間電子設(shè)備對核心部件運(yùn)算和處理能力要求越來越高,高密度的數(shù)字集成電路廣泛應(yīng)用于空間電子設(shè)備并成為電子器件的核心。然而,由于空間高能粒子的輻射作用,集成電路容易受到損傷,尤其對于進(jìn)入深亞微米尺寸的組合邏輯電路,粒子入射誘發(fā)的單粒子瞬態(tài)(Single Event Transient,SET)日益突出。目前主要在電路設(shè)計(jì)不同層次展開SET對電路影響的預(yù)測性研究。器件和晶體管級(jí)SET模擬具有較高精度,但受限于模擬的電路規(guī)模。電路門級(jí)則犧牲一定精度來提高模擬的電路規(guī)模,適用于現(xiàn)代大規(guī)模集成電路。本文在總結(jié)SET產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性的基礎(chǔ)上,展開了基于庫單元的SET硬件模擬研究。本文主要內(nèi)容為:1.本文對單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理和傳播特性做了深入分析,總結(jié)了目前常用的SET模擬方法。從半導(dǎo)體器件角度推導(dǎo)了單粒子入射造成的瞬態(tài)脈沖電流,為瞬態(tài)電流模型的改進(jìn)奠定了理論基礎(chǔ)。2.為了準(zhǔn)確分析單粒子轟擊半導(dǎo)體器件產(chǎn)生的瞬態(tài)電流,本文以SMIC提供的90nm CMOS工藝HSPICE模型為校準(zhǔn)目標(biāo),建立了晶體管三維器件模型。并完成重離子入射器件模擬,研究了不同線性能量傳輸(LET)值和不同節(jié)點(diǎn)偏壓對瞬態(tài)電流的影響。3.在器件模擬基礎(chǔ)上,本文提出了一種考慮節(jié)點(diǎn)偏壓的瞬態(tài)電流改進(jìn)模型。由于庫單元產(chǎn)生的SET脈寬與LET值和電路結(jié)構(gòu)(負(fù)載)相關(guān),為了在硬件模擬中對單元注入準(zhǔn)確的SET脈寬,本文將瞬態(tài)電流模型引入電路模擬,完成了基本門單元SET脈寬預(yù)測,并給出了基本門單元SET脈寬關(guān)于LET值和負(fù)載電容的二維查找表。4.完成電路的脈沖注入和單元傳輸延時(shí)的量化及硬件表征�？紤]到每個(gè)單元產(chǎn)生SET脈寬的不同,本文在FPGA模擬前完成注入單元SET脈寬的計(jì)算并進(jìn)行量化,并在模擬過程中實(shí)現(xiàn)對注入單元脈寬配置。最后搭建FPGA硬件模擬系統(tǒng),隨機(jī)生成測試向量并完成基準(zhǔn)電路的單粒子瞬態(tài)FPGA模擬,最終在硬件模擬基礎(chǔ)上計(jì)算軟錯(cuò)誤率。模擬結(jié)果表明,本文軟錯(cuò)誤率預(yù)測結(jié)果同其他算法的預(yù)測結(jié)果保持在同一個(gè)數(shù)量級(jí)。此外,與基于仿真的SET模擬相比,本文硬件模擬速度提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。
【關(guān)鍵詞】：單粒子瞬態(tài)效應(yīng) 瞬態(tài)脈沖電流 SET脈寬 硬件模擬
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V443
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究背景與意義14-16
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3 研究內(nèi)容17-18
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)18-20
• 第二章 單粒子瞬態(tài)理論基礎(chǔ)20-35
• 2.1 輻射粒子來源20-21
• 2.2 單粒子瞬態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生機(jī)理21-24
• 2.2.1 電荷的沉積與收集21-23
• 2.2.2 單粒子瞬態(tài)效應(yīng)23-24
• 2.3 單粒子瞬態(tài)脈沖傳播特性分析24-27
• 2.3.1 掩蔽效應(yīng)24-26
• 2.3.2 展寬效應(yīng)26-27
• 2.4 瞬態(tài)電流分析27-30
• 2.5 單粒子瞬態(tài)效應(yīng)的模擬評估方法30-34
• 2.5.1 基于模型分析的軟錯(cuò)誤率算法31
• 2.5.2 基于仿真軟件的模擬31-34
• 2.5.3 硬件模擬34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第三章 單粒子瞬態(tài)物理建模35-49
• 3.1 Sentaurus TCAD工具簡介35-36
• 3.2 三維器件建模及工藝校準(zhǔn)36-40
• 3.3 粒子入射模擬40-48
• 3.3.1 模擬原理40-44
• 3.3.2 模擬配置44-45
• 3.3.3 模擬結(jié)果分析45-48
• 3.4 本章小結(jié)48-49
• 第四章 瞬態(tài)電流模型的改進(jìn)及SET脈寬預(yù)測49-69
• 4.1 瞬態(tài)電流模型分析及改進(jìn)49-55
• 4.1.1 瞬態(tài)電流模型分析49-50
• 4.1.2 瞬態(tài)電流改進(jìn)模型50-53
• 4.1.3 模型驗(yàn)證53-55
• 4.2 瞬態(tài)脈寬預(yù)測55-68
• 4.2.1 脈寬預(yù)測原理56-61
• 4.2.2 基本門單元SET脈寬預(yù)測61-68
• 4.3 本章小結(jié)68-69
• 第五章 單粒子瞬態(tài)FPGA硬件模擬與SER計(jì)算69-89
• 5.1 模擬基礎(chǔ)69-72
• 5.1.1 瞬態(tài)脈沖注入70-71
• 5.1.2 傳輸延時(shí)量化71-72
• 5.1.3 SET脈寬量化72
• 5.2 模擬系統(tǒng)72-76
• 5.2.1 系統(tǒng)emulation部分73-74
• 5.2.2 系統(tǒng)網(wǎng)口部分74-76
• 5.3 模擬流程76-84
• 5.3.1 目標(biāo)電路綜合76-77
• 5.3.2 SET注入模型實(shí)現(xiàn)77-78
• 5.3.3 延時(shí)與脈寬量化78-81
• 5.3.4 測試向量生成與FPGA模擬81-84
• 5.4 模擬結(jié)果與SER計(jì)算84-87
• 5.4.1 模擬結(jié)果分析84-86
• 5.4.2 SER計(jì)算86-87
• 5.5 本章小結(jié)87-89
• 第六章 總結(jié)與展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-96
• 攻碩期間取得的研究成果96-97

【相似文獻(xiàn)】

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