180 nm CMOS微处理器辐照损伤剂量的实验研究

以180 nm互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)工艺制造的STM32微处理器为实验对象,设计了由被测最小系统电路、剂量计、通讯电路和上位机组成的总剂量效应实验条件。利用60Co源分别在63.3 Gy(Si)·h~(-1)和101.2 Gy(Si)·h~(-1)剂量率下,对14个实验样品进行了在线辐照,通过数据校验实时判断受照样品的功能运行状态;在227.2～855.0 Gy(Si)累积剂量范围内,对75个实验样品进行了离线辐照,对比样品受照前后的功能运行状态。实验结果表明:片内FLASH存储器是STM32微处理器中最先损伤的硬件单元;受照前后,STM32微处理器各引脚的对地阻抗以及片内模拟数字转换器输出值基本无变化,功耗电流略有增加。63.3 Gy(Si)·h~(-1)和101.2 Gy(Si)·h~(-1)在线照射条件下辐照损伤剂量分别为(235.4±16.4)Gy(Si)和(197.4±13.0)Gy(Si);离线照射条件下的辐照损伤剂量介于391.5～497.6 Gy(Si)之间。