综合效应下模拟电路性能研究

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时间:2019-03-17

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1、巧聲《辦藏少善图硕±学位论文胃圍^S^1?综合效应下觀幡性能研究6誦作者姓名王值^l指导教师姓名、职祿刘毅孰巧串请学位类别了挙砸牛西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性)声明秉承学校严谋的学风和优良的科学道德,本人声助所立交的论文壯我个人巧导帅?的硏化指导下进打」;化义取糾的硏光成巧。尽我所知,除了文中特别加从标注和致谢^中所罗列的内容^外,论文中不包含其他人LJi至发表或撰巧过的研化成巧也不包宵;一为获得西安屯子科技大学或共它教育机构的学位或化15而使用过的材料。与我问了作的同志对本研究所做的任何巧献巧已在论文中作了

2、明确的说巧并农巧了则总。?学位论义芯巧不实之处,本人承码切法伴贵任。本人签^1;11期:lo/Lh.\\西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全/解巧安电了科技乂学巧义保闽和化化学位论义的规化:,即研兄生化‘:校攻巧学位期间论文I;作的知识产权单位质」M叫安电T科技乂学。7校巧权保巧送交论文的纪印件,允许巧阅、借關论文;学校WLU公布论义的牛:部或部分内转,化巧采?川影印、缩印或共它货制手段保姑论文。间时木人保证,巧得巧位片结介学位论文研''|1兒成巧撰.:m午父章,署名丫位为凹安电料巧人节。保密的巧位论文化^年解密片适m本投化书。-—

3、I、?本人铭名:王仁白导帅签名;刮私IIII規j:iji/Lh.11u巧]:学校代码10701学号1311122793分类号TN4密级公开西安电子科技大学硕士学位论文综合效应下模拟电路性能研究作者姓名:王恒一级学科:电子科学与技术二级学科:集成电路系统设计学位类别:工学硕士指导教师姓名、职称:刘毅教授学院:微电子学院提交日期:2015年11月ResearchoftheAnalogCircuitPerformanceunderCombinedStressAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmento

4、ftherequirementsforthedegreeofMasterinIntegratedCircuitSystemDesignByWangHengSupervisor:LiuYiProfessorNovember2015摘要摘要MOS器件的可靠性问题在影响器件性能的同时也会影响电路的性能,从而制约集成电路的进一步发展。深亚微米尺寸CMOS器件的可靠性问题包括NBTI(NegativeBiasTemperatureInstability)效应,CHC(ChannelHotCarrier)效应和TID(TotalIonizingDose)效应等。随着集成电路的进一步发展,这些效应将会进一步

5、加重。针对这些问题的研究已经屡见不鲜,但是用于航空航天设备电路的综合效应的研究还比较少。目前人类对太空的探索越来越多,对太空辐射耐受电路的需求也日渐增强,所以结合辐射总剂量效应来研究电路的可靠性具有重要的意义。本文基于65nmCMOS工艺就综合效应对器件阈值电压及电路性能产生的影响进行了研究。首先介绍了器件级的短期模型、电路级的长期模型,并介绍了由实验获取的TID和CHC综合效应模型,由该模型推算出地球同步轨道处剂量率下的长期应力退化模型。根据CHC的电路级长期可靠性模型,得出该模型的MATLAB数值分析方法,以获取更加精确的阈值电压退化值。在此基础上,由AMS(AnalogandMixedS

6、ignal)电路传统的可靠性分析方法,建立MATLAB和SPICE联合迭代分析的方法,将电路参数的退化按一定的步长迭代到可靠性模型中,降低了对差分放大器可靠性预测的误差。对比迭代前后阈值电压退化10%的时间,迭代前的算法比迭代后的算法多预测了4.7年。最后通过电路失配仿真得出差分放大器的失调电压,预计电路寿命约为3.2年,该数据得到SyRA(SystemReliabilityAnalyzer)的支持,表明本文建立的迭代分析方法是正确的。根据电路级长期可靠性模型,本文又用MATLAB和SPICE的联合迭代分析方法对VCO进行综合效应电路退化分析。同时,把CHC和TID效应简单叠加的结果,与它们的

7、联合模型作用的结果作对比,发现后者产生了更大的阈值电压退化,说明CHC与TID会相互作用并使VCO(VoltageControlledOscillator)退化更严重。最后根据分析得出的综合效应下VCO的性能退化,10年内其输出频率减小了33.2%,远超出了其寿命限制退化频率,说明要想使该电路用在寿命超过10年的宇航电子设备中,还需要进行辐射加固或电路结构改进,该分析为抗辐射加固及综合效应可靠性预

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