基于高海拔地区的大气中子单粒子效应实时测量试验研究

开展65 nm高速大容量静态随机存取存储器（SRAM）大气中子单粒子效应特性及试验评价技术研究,基于4 300 m高海拔地区大面积器件阵列实时测量试验,突破效应甄别、智能远程测控等关键技术,在153 d的试验时间内共观测到错误43次,其中器件内单粒子翻转39次,多单元翻转（MCU）在单粒子翻转中占比23%,最大的MCU为9位。对高能中子、热中子和封装α粒子的贡献比例进行了分析,并基于多地中子通量数据,推演得到北京地面和10 km高空应用时的单位翻转（SBU）和MCU失效率（FIT）。发现地面处软错误的主要诱因为封装α粒子,随着海拔的增高,大气中子对软错误的贡献比例明显增大;MCU全部由高能中子引起,北京10 km高空处的MCU FIT值明显增大,其占比由地面的8%增大至26%。结合器件版图布局,对MCU产生机理进行了深入分析。最后,提出一种目标导向的存储器软错误加固策略优化方法。     

新型平板电离室的研制与初步测试北大核心CSCD

研制一款同时测量质子束流与剂量的平板电离室。利用基于有限元分析的Ansys模拟软件和Geant4蒙特卡罗软件对电离室电场分布、等效水厚度、不同能量质子束穿过电离室后的横向散射等参数进行模拟,进而优化电离室结构。并利用YXLON 450 kV X射线管、6 MeV脉冲加速器与北京大学串列加速器对电离室进行初步测试,电离室运行稳定,射线位置二维分布信息采集准确,性能良好。     

Effectiveness and failure modes of error correcting code in industrial 65 nm CMOS SRAMs exposed to heavy ions

Single event upsets （SEUs） induced by heavy ions were observed in 65 nm SRAMs to quantitatively evaluate the applicability and effectiveness of single-bit error correcting code （ECC） utilizing Hamming Code. The results show that the ECC did improve the performance dramatically, with the SEU cross sections of SRAMs with ECC being at the order of 10-11 cm2/bit, two orders of magnitude higher than that without ECC （at the order of 10-9 cm2/bit）. Also, ineffectiveness of ECC module, including 1-, 2- and 3-bits errors in single word （not Multiple Bit Upsets）, was detected. The ECC modules in SRAMs utilizing （12, 8） Hamming code would lose work when 2-bits upset accumulates in one codeword. Finally, the probabilities of failure modes involving 1-, 2- and 3-bits errors, were calcaulated at 39.39%, 37.88% and 22.73%, respectively, which agree well with the experimental results.     

一种Flash型FPGA单粒子效应测试方法设计及验证

随着现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)在现代航天领域的广泛应用,FPGA的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)逐渐成为人们的研究热点。选择Microsemi公司Flash型FPGA分布范围最广的可编程逻辑资源VersaTile和对单粒子效应敏感的嵌入式RAM单元RAM Block作为单粒子效应的主要测试对象,提出了两种不同的单粒子效应测试方法;然后,使用仿真工具ModelSim对提出的两种电路的可行性进行了仿真验证;最后,基于自主研发的实验测试平台,在兰州重离子加速器(Heavy Ion Research Facility in Lanzhou,HIRFL)上使用86Kr束进行了束流辐照实验,实验结果表明,测试方法合理有效。     

新型单粒子效应测试系统控制程序的设计

半导体集成电路(Integrated Circuit,IC)在辐射环境中,容易受到单粒子效应(Single Event Effect,SEE)的影响而发生故障。为了测试集成电路的SEE敏感性,验证SEE加固方法,设计了一套SEE测试系统。介绍了SEE测试系统控制程序的设计。控制程序采用引导式的流程管理,可扩展的待测器件信息管理,多线程数据采集和处理方法以及可靠的数据接收方法等多种设计方法,提高了程序的运行效率,保证了实验数据接收和处理的实时性和可靠性,良好地支撑了SEE测试系统的运行工作。     

SRAM单粒子效应监测平台的设计

SRAM单粒子效应监测平台用于兰州重离子加速器(HIRFL)辐照终端开展单粒子效应实验,采用"承载子板-主控制板-上位机"结构.简要分析了SRAM单粒子效应产生机理,详细描述了该平台的硬件系统、软件系统和性能指标.重离子辐照实验中,该平台多次检测到IDT71256发生单粒子翻转和单粒子闩锁,实验结果与理论分析的结论基本一致.     

温度对SRAM器件单粒子翻转重离子测试的影响

本文基于单粒子效应地面重离子模拟实验,选取体硅SRAM与SOI SRAM两种待测器件,在兰州重离子加速器上（HIRLF）研究了温度对单粒子翻转测试的影响。用12C粒子对体硅SRAM器件的温度实验显示,单粒子翻转截面易受温度的影响。对于SOI SRAM器件,12C粒子测得的单粒子翻转截面随温度升高有显著的增大,但209Bi 粒子测得的单粒子翻转截面却随温度保持恒定。用Monte Carlo的方法分析了温度对单粒子翻转测试的影响规律,发现在单粒子翻转阈值LET附近温度对单粒子翻转截面有大的影响,但是随着单粒子翻转的发生接近于饱和,单粒子翻转截面渐渐的表现出低的温度依赖性。基于该模拟结果,我们对实验数据进行了分析,同时提出了一种准确评估在轨翻转率的合理方法。