cmos工艺集成电路抗辐射加固设计研究

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1、---------------------------------------------------------------------------------------------------1.CMOS工艺集成电路抗辐射加固设计研究复旦大学硕士学位论文CMOS工艺集成电路抗辐射加固设计研究姓名：沈鸣杰申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：俞军20060510摘要摘要辐射环境可以分为自然辐射环境和人为辐射环境。自然辐射环境主要指外太空的环境，人为辐射环境主要指核爆炸后的环境。随着越来越多

2、的集成电路需要在辐射环境中工作，比如：卫星中的集成电路、武器系统中的集成电路，用户需要对集成电路的抗辐射能力提出要求。所以，如何设计抗辐射的集成电路成为一个迫切需要解决的问题。一般来说，对集成电路进行抗辐射加固的方法可以分为两类：从工艺上进行加固和从设计上进行加固。因为目前主流的集成电路设计流程是设计公司负责集成电路的设计（包括前端设计、后端设计），通用工艺线负责集成电路的生产。所以作为设计公司是无法通过改变工艺的方法来获得辐射加固的集成电路，因此通过设计的方法来加固—————————————————————

3、——————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------集成电路的抗辐射能力，是比较可行的方案。而且通过工艺线来加固，目前还有它自身的缺点，在论文中会有介绍。本文在分析辐射对集成电路的各种效应、以及辐射效应的产生机制的基础上，分析了各种在设计上可以使用的辐射加固技术，最后设计了一个辐射加固的单元库。本论文的主要工作包括

4、：１．了解空间辐射环境。２．理解辐射对集成电路产生的各种效应。３．理解集成电路的辐射效应的产生机制。４．设计一个抗辐射的单元库。在开展上述工作的同时，本文进行了积极的研究和探索，取得了一定的创新，可概括如下：１．对单粒子瞬变的加固，不是从加固组合电路的角度来考虑。而是提出使用抗单粒子瞬变的触发器来解决这个问题。这样，我们可以只对集成电路中的时序器件和存储器进行辐射加固，可以不考虑组合电路的辐射问题。如此，把一个复杂问题简单化。２．提出使用多位移位寄存器电路来考察触发器的单粒子效应。３．对已有的抗辐射Ｄ触发器进

5、行改进，从而获得更加优越的性能。———————————————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------本文抗单粒子的电路均给出了仿真结果。抗总剂量的电路给出了一些国外已经发表的辐射数据。因为时间的关系，没有对流片好后的芯片进行辐射实验。关键词：超大规模集成电路、抗辐射加固设计、单粒子瞬变、单

6、粒子翻转、单粒子效应、总剂量效应、软错误，辐射实验。ＡｂｓｔｒａｃｔＲａｄｉａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｃａｎａｎｄｂｅｃａｔｅｇｏｒｉｚｅｄｔＯｎａｔｕｒａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｅｎＶｉｒｏｎｍｅｎｔｔｈｅｒａｄｌａｔｌｏｎｔｒｏｍｆａｃｔｉｔｉｏｕｓｏｎｅ．ＮａｔｕｒａｌｒａｄｉａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｕｓｕａｌｌｙｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓｔｈｅｒａｄｉａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｆｔｅｒｎｕｃｌｅａｒｂＩａｓｔ?ｏｕｔ—ｓｐａｃｅｗｈｉｌｅｆａｃｔｉｔｉｏｕｓｏｎｅｉｓｍａｉｎｌｙｉｎｒａｄ

7、ｉａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ，ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅＩＣｓ———————————————————————————————————————————————---------------------------------------------------------------------------------------------------ＮｏｗａｄａｖｓｍｏｒｅａｎｄｍＯｒｅＩＣｓｍｕｓｔｗｏｒｋｉｎａｒｔｉｆｉｃｉａｌｓａｔｅｌｌｉｔｅｓ，ｗｅａｐｏｎｓａｎｄＳＯｏｎ．Ｓｏｓｏｍｅｒｅｑｕｉ

8、ｒｅｍｅｎｔｓａｒｅｂｒｏｕｇｈｔｔｏ删ａｒｄａｎｗｉｔｈｂｖｕｓｅｒｓ．ＡｎｄｈｏｗｔｏｄｅｓｉｇｎＩＣｓｉｍｍｉｎｅｎｃｅｐｒｏｂｌｅｍ．ＧｅｎｅｒａｌｌＶ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅａｂｉｌｉｔｙｏｆａｎｔｉ—ｒａｄｉａｔｉｏｎｂｅｃｏｍｅｓｈａｒｄｅｎｉｎｇＩＣｓｆｏｒａｖｏｉｄｉｎｇｒａｄｉａｔｉｏｎｓｃｏｕｌｄｂｅｍｏｓｔ———————————————————————————————