抗辐射128kb PDSOI静态随机存储器

介绍在部分耗尽绝缘体上硅(PD SOI)衬底上形成的抗辐射128kb静态随机存储器.在设计过程中,利用SOI器件所具有的特性,对电路进行精心的设计和层次化版图绘制,通过对关键路径和版图后全芯片的仿真,使得芯片一次流片成功.基于部分耗尽SOI材料本身所具有的抗辐射特性,通过采用存储单元完全体接触技术和H型栅晶体管技术,不仅降低了芯片的功耗,而且提高了芯片的总体抗辐射水平.经过测试,芯片的动态工作电流典型值为20mA@10MHz,抗总剂量率水平达到500krad(Si),瞬态剂量率水平超过2.45×1011 rad(Si)/s.这些设计实践必将进一步推动PD SOI CMOS工艺的研发,并为更大规模抗辐射电路的加固设计提供更多经验.     

一种抗辐射加固FPGA 编程电路的设计与实现

本文介绍了抗辐射加固SOI-SRAM基FPGA编程电路的设计与实现。该电路完成FPGA配置数据的下载与回读。该编程电路采用编程点直接寻址的方式,相对典型的移位寄存器链寻址方式不仅能够节约面积开销而且可以提供更为灵活的配置选择。通过对本电路提出的部分配置控制寄存器的配置,该编程电路可以实现的最小配置单元仅包含1位数据,FPGA更为灵活的部分重配置功能得以方便实现。层次化的仿真策略,对关键路径的优化及精密的版图布局保证了该电路的性能。此外对编程点进行了抗辐射加固设计。该电路在基于0.5μm部分耗尽SOI工艺SRAM基的FPGA中实现。功能测试结果表明, 该编程电路成功实现FPGA配置数据的下载与回读,且抗辐照实验结果表明,抗总剂量水平超过1x105Krad(Si), 抗瞬态剂量率水平超过1.5x1011 rad(Si)/s,抗中子注入量水平达到1x1014 n/cm2。     

辐射加固SOI工艺FPGA的设计与验证

进行了一款辐射加固SRAM基VS1000 FPGA的设计与验证。该芯片包含196个逻辑模块、56个IO模块、若干布线通道模块及编程电路模块等。每个逻辑模块由2个基于多模式4输入查找表的逻辑单元组成,相对传统的4输入查找表,其逻辑密度可以提高12%;采用编程点直接寻址的编程电路,为FPGA提供了灵活的部分配置功能;通过对编程点的完全体接触提高了全芯片的抗辐射能力。VS1000 FPGA基于中电集团第58所0.5μm部分耗尽SOI工艺进行辐射加固设计并流片,样片的辐照试验表明,其抗总剂量水平达到1.0×105rad(Si),瞬态剂量率水平超过1.5×1011rad(Si)/s,抗中子注量水平超过1.0×1014n/cm2。     

0.13μm抗辐射SOI CMOS标准单元库建库流程研究与实现

基于0.13μm部分耗尽绝缘体上硅(SOI)互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺线,开发了全套0.13μm抗辐射SOI CMOS工艺的标准单元库。针对深亚微米SOI器件的辐射效应,在电路设计和版图设计上进行了加固,达到了比较好的抗辐射效果。对SOI标准单元库的建库流程的各方面做了比较深入的介绍,通过Hspice仿真验证单元库中加固D触发器(DFF)抗单粒子效应的能力并对不同加固方式的性能开销进行了对比。利用已建立的0.13μm抗辐射SOI CMOS标准单元库设计了测试芯片以验证库的可靠性。     

0.13μm SOI标准单元库抗总剂量辐射的测试验证

基于上海微系统与信息技术研究所0.13 μm抗辐射部分耗尽(PD)绝缘体上硅(SOI)互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺标准单元库,设计了一款测试芯片,针对总剂量辐射效应对抗辐射标准单元库的验证方法进行研究.测试芯片主要用于测试标准单元的功能和性能,同时为了满足总剂量辐射测试的试验要求,开发了现场可编程门阵列(FPGA)自动测试平台,用于芯片测试和数据采集工作.试验在模拟空间辐射环境下进行,通过了总剂量150 krad(Si)的辐射测试.测试经过辐射后的芯片,单元功能保持正确,性能变化在10％以内,经过退火处理后,内核(core)电流恢复辐射前的水平.     

GaAs 10 bit DAC的抗辐射设计和实验

通过分析砷化镓(GaAs)器件的电离辐射剂量率辐照机理和效应,结合电路结构,描述了砷化镓10 bit数模转换器(DAC)的电离辐射剂量率辐射效应、抗辐射设计和辐照实验。在电路设计上,10 bit DAC由两个5 bit DAC组成,通过芯片内部合成10 bit DAC,有效降低了芯片面积和制造工艺难度;通过分析电路的电离辐射剂量率辐射效应,针对敏感电路进行局部电路的抗辐射设计,提高电路抗辐射能力;结合实验条件和器件引线分布,设计合理的辐照实验方案,开发辐照实验电路板,进行辐照实验,获得科学的实验结果,验证电路的抗辐射能力。实验结果表明该数模转换器能够抗3×1011rad(Si)/s剂量率的瞬时辐照。     

一种高抗辐射的SOI电脉冲时间间隔测定电路

研制出一种高抗辐射的 SOICMOS电脉冲时间间隔测定器集成电路。在阐述其工作原理的基础上 ,进行了抗辐射设计与版图设计。通过实验分析找到了向 SOI材料的 Si O2 埋层注入 F+ 离子的优化注入条件 ,有效地抑制 SOI CMOS器件的阈值电压的漂移 ,提高了电路的抗辐射性能。采用注入 F+离子 SOICMOS工艺投片后测试结果表明 :该电路与同类体硅电路相比 ,具有高速、低功耗、测量精度高以及优良的抗辐射性能     

基于130 nm SOI工艺数字ASIC ESD防护设计

绝缘体上硅(SOI)工艺具有寄生电容小、速度快和抗闩锁等优点,成为低功耗和高性能集成电路(IC)的首选.但SOI工艺IC更易受自加热效应(SHE)的影响,因此静电放电(ESD)防护设计成为一大技术难点.设计了一款基于130 nm部分耗尽型SOI (PD-SOI)工艺的数字专用IC (ASIC).针对SOI工艺ESD防护设计难点,进行了全芯片ESD防护原理分析,通过对ESD防护器件、I/O管脚ESD防护电路、电源钳位电路和ESD防护网络的优化设计,有效减小了SHE的影响.该电路通过了4.5 kV人体模型ESD测试,相比国内外同类电路有较大提高,可以为深亚微米SOI工艺IC ESD防护设计提供参考.     

0.5μm部分耗尽SOI MOSFET中的寄生双极效应

0.5μm部分耗尽SOI MOSFET的寄生双极效应严重影响了SOI器件和电路的抗单粒子和抗瞬态γ辐射能力。文中显示,影响0.5μm部分耗尽SOI NMOSFET寄生的双极器件特性的因素很多,包括NMOSFET的栅上电压、漏端电压和体接触等,尤其以体接触最为关键。在器件处于浮体状态时,0.5μm SOI NMOSFET的寄生双极器件很容易被触发,导致单管闭锁。因此,在设计抗辐射SOI电路时,需要尽量降低SOI NMOSFET寄生双极效应,以提高电路的抗单粒子和抗瞬态γ辐射能力。     

磷离子注入对部分耗尽SOI MOS总剂量背栅效应的影响

本文研究了背栅磷离子注入加固技术对部分耗尽绝缘体上硅（silicon-on-insulator, SOI）MOS器件抗总剂量辐射性能提升的机理。认为可以对背栅沟道处进行磷离子注入,改变界面处的离子浓度分布,通过引入电子陷阱,抵消背栅界面陷阱俘获正电荷,从而改善背栅效应,提高器件的抗辐射性能。通过用高浓度磷离子对部分耗尽SOI NMOS器件背栅进行离子注入,大大减小了器件的背栅效应,实验器件的抗辐射能力能够达到1M rad（Si）。