serdes接收器单粒子瞬态效应分析及加固技术研究

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1、SerDes接收器单粒子瞬态效应分析及加固技术研究目录摘要iAbstractiii第一章绪论11.1课题研究背景11.1.1高速通信发展和SerDes的广泛应用11.1.2空间单粒子效应及单粒子瞬态问题日益突出31.1.3SerDes的单粒子瞬态效应及对系统的影响51.2国内外研究的现状和不足61.2.1关于SerDes接收器的研究现状61.2.2关于SerDes接收器研究的不足71.3本文主要研究内容81.4本文组织结构9第二章SerDes接收器概述112.1Serdes接收器基本结构112.2CDR的各种结构112.2.1基于PLL型CDR122.2.2基于DLL型CDR1

2、32.2.3基于相位插值（PI）型CDR142.2.4基于注入锁定型CDR142.2.5基于过采样型CDR152.5本章小结16第三章基于脉冲激光的SerDes单粒子瞬态敏感性实验及分析183.1脉冲激光模拟重离子原理及实验系统183.1.1脉冲激光模拟重离子原理183.1.2脉冲激光单粒子测试的特性193.1.3国内外研究状况203.1.4脉冲激光实验系统简介213.2SerDes的脉冲激光实验准备213.2.1样品的备制213.2.2纳米级电路的激光实验方法22第XII页3.3SerDes接收器的单粒子瞬态效应敏感性结果及分析253.3.1被测系统介绍253.3.2测试流程

3、263.3.3测试结果273.4本章小结31第四章CDR单粒子敏感性的系统级分析及加固324.1CDR的MATLAB建模324.1.1MATLAB简介324.1.2一阶和二阶CDR介绍334.1.3CDR的抖动和线性度的定义和影响因素364.1.4CDR的相位模型建模和全系统模型建模374.2对CDR的数字脉冲注入及分析404.2.1数字脉冲模拟单粒子建模404.2.2DEMUX和VOTER的脉冲注入模拟及结果414.2.3循环累加器的脉冲注入模拟及结果414.2.4饱和累加器的脉冲注入模拟464.2.5结论494.3CDR的加固技术494.3.1状态回退技术简介494.3.2

4、CDR的状态回退加固504.4本章小结51第五章相位插值器和高速采样器的单粒子敏感性分析及加固技术525.1相位插值器的单粒子敏感性分析及加固525.1.1相位插值器的单粒子敏感性分析525.1.2关态栅隔离加固技术595.1.3时钟输入管的电荷共享版图加固技术675.2高速采样器的单粒子敏感性分析及加固685.2.1高速采样器介绍685.2.2高速采样器的单粒子敏感性分析705.2.3单粒子敏感性结论745.2.4平衡管(BGT)加固技术755.3本章小结76第六章加固SerDes接收器的测试芯片设计和测试77第XII页6.1测试芯片整体设计776.2测试方案79第七章结束语

5、817.1工作总结817.2工作展望82致谢83参考文献85作者在学期间取得的学术成果95第XII页第XII页表目录表1.1常用高速串行协议及应用2表2.1各种CDR的比较15表3.1SerDes接收器激光测试结果28表4.1循环累加器高两位受到轰击时的变化43表5.1XM10,XM11,NM6<0>详细信息54表5.2粒子轰击时刻列表56表5.3漏极收集的电荷量65表5.4传统共质心和类共质心版图对比68表5.5动态比较器晶体管的尺寸69表5.6不同时刻轰击N1的正确性(预充阶段，LET10)71表5.7轰击N1，N3，N4的正确性(预充阶段，540ps)72表5.8不同LE

6、T下的轰击N1的正确性72表5.9不同LET值下的正确性(预充阶段，540ps)73表5.10单粒子轰击下的反应类型74表5.11不同LET下有/无BGT的正确性75表5.12不同轰击时刻下有/无BGT的正确性76表6.1锁相环后仿抖动结果78第XII页第XII页图目录图1.1差分传输数据速率的需求（ITRSroadmappredication）1图1.2高速串行协议层次3图1.3SesDes的基本组成3图2.1Serdes接收器基本结构11图2.2CDR对数据和时钟的重定时12图2.3基于PLL型CDR[66]12图2.4部分数字化实现的基于PLL的CDR13图2.5基于DL

7、L型CDR的结构13图2.6基于相位插值型CDR的结构14图2.7基于注入锁定型CDR14图2.8基于过采样型CDR的结构15图2.9模拟电路的设计要素16图3.1漏斗效应示意图18图3.2SPA和TPA在粒子入射路径上的能量分布[78]19图3.3脉冲激光单粒子效应试验系统组成示意图21图3.4可见光和近红外光在硅中的穿透深度[93]22图3.5背部辐照的一般聚焦方法23图3.6不同深度下SRAM中SEU的产生速率24图3.7管壳基板的bump和焊盘示意图（局部）24图3.8DUT板与微动