電子器件和集成電路單粒子效應

第 1章 誘發(fā)單粒子效應的空間輻射環(huán)境001
1.1 銀河宇宙射線003
1.2 太陽風和太陽活動周期007
1.3 太陽粒子事件010
1.4 輻射帶高能質(zhì)子013
1.5 南大西洋異常區(qū)高能質(zhì)子015
參考文獻016
第 2章 輻射與半導體材料的相互作用019
2.1 輻射與半導體材料相互作用的基本過程021
2.1.1 重離子線性能量傳輸值LET和射程R023
2.1.2 重離子與半導體材料相互作用過程的空間尺度027
2.1.3 重離子與半導體材料相互作用過程的時間尺度028
2.2 重離子在半導體硅材料中的電離徑跡結構030
2.2.1 Katz理論030
2.2.2 電荷徑向分布輪廓（徑向劑量計算）032
2.2.3 重離子徑跡結構的經(jīng)驗模型035
2.3 聚焦脈沖激光束在半導體硅材料中的電離徑跡結構038
2.3.1 一般性物理描述038
2.3.2 激光誘發(fā)的電子 空穴對產(chǎn)生率040
2.4 質(zhì)子與半導體硅材料的相互作用042
2.4.1 高能質(zhì)子與硅材料核反應過程044
2.4.2 質(zhì)子與硅材料核反應反沖核046
2.4.3 反沖核的LET值分布048
2.5 不同模擬源的等效性問題051
2.5.1 重離子誘發(fā)的電子 空穴對產(chǎn)生率052
2.5.2 LET值等效計算中的非線性引入誤差分析053
2.5.3 線性等效激光LET054
參考文獻056
第3章 單粒子效應機理059
3.1 概述061
3.2 單粒子翻轉機理067
3.2.1 單粒子翻轉現(xiàn)象物理描述068
3.2.2 敏感節(jié)點的電荷收集070
3.2.3 單粒子翻轉敏感性與特征尺寸關系078
3.3 單粒子瞬態(tài)機理085
3.3.1 單粒子瞬態(tài)現(xiàn)象描述085
3.3.2 單粒子瞬態(tài)的產(chǎn)生及傳播087
3.3.3 傳播過程的脈沖加寬特性091
3.3.4 單粒子瞬態(tài)脈沖湮滅及電荷共享095
3.3.5 總劑量對單粒子瞬態(tài)的影響097
3.3.6 溫度效應102
3.4 單粒子鎖定機理104
3.4.1 單粒子鎖定現(xiàn)象物理描述107
3.4.2 單粒子鎖定與溫度的關系114
3.5 單粒子燒毀機理117
3.5.1 單粒子燒毀現(xiàn)象物理描述117
3.5.2 單粒子燒毀與漏 源電壓的關系119
3.6 單粒子柵擊穿機理122
3.6.1 單粒子柵擊穿現(xiàn)象物理描述123
3.6.2 單粒子柵擊穿的半經(jīng)驗模型126
3.6.3 薄層電荷模型129
3.7 單粒子功能中斷機理131
參考文獻133
第4章 單粒子效應測試145
4.1 單粒子效應測試概論147
4.1.1 測試系統(tǒng)的主要功能148
4.1.2 測試軟件設計一般要求148
4.1.3 靜態(tài)偏置測試方法149
4.1.4 黃金芯片比較法150
4.1.5 準黃金芯片法152
4.1.6 松散式耦合系統(tǒng)法152
4.2 單粒子翻轉測試153
4.2.1 器件偏壓和數(shù)據(jù)形態(tài)設置154
4.2.2 器件工作模式選擇154
4.2.3 器件溫度及控制156
4.2.4 入射離子能量與角度157
4.3 單粒子瞬態(tài)測試158
4.3.1 單粒子瞬態(tài)測試方法及原則159
4.3.2 基于芯片的內(nèi)嵌式SET脈寬測試163
4.3.3 基于芯片外的SET脈寬測試165
4.3.4 單粒子瞬態(tài)測試舉例167
4.4 單粒子鎖定測試170
4.4.1 單粒子鎖定主要特征170
4.4.2 單粒子鎖定測試原理171
4.4.3 測試系統(tǒng)方案設計174
4.5 單粒子燒毀測試176
4.5.1 破壞性測試方法177
4.5.2 非破壞性測試方法178
4.5.3 測試系統(tǒng)方案設計179
4.6 單粒子柵擊穿測試184
4.7 單粒子功能中斷測試188
4.7.1 SDRAM器件的單粒子功能中斷測試188
4.7.2 微處理器的單粒子功能中斷測試193
4.8 單粒子效應試驗模擬源195
4.8.1 重離子模擬源195
4.8.2 放射性同位素锎源252Cf199
4.8.3 激光單粒子效應模擬試驗系統(tǒng)201
4.9 單粒子效應試驗標準簡介202
4.10 加固保障測試205
4.10.1 質(zhì)子SEE加固保障測試205
4.10.2 重離子SEE加固保障測試221
4.11 在軌測試數(shù)據(jù)舉例232
參考文獻235
第5章 單粒子效應對器件及系統(tǒng)特性的影響239
5.1 單粒子效應造成的系統(tǒng)故障241
5.1.1 單粒子效應對微處理器系統(tǒng)的影響242
5.1.2 單粒子效應對FPGA系統(tǒng)的影響254
5.1.3 單粒子效應對數(shù)字信號處理系統(tǒng)的影響265
5.1.4 單粒子效應對SOC系統(tǒng)的影響269
5.1.5 單粒子效應對二次電源系統(tǒng)的影響273
5.2 系統(tǒng)故障模擬注入分析279
5.2.1 故障模型280
5.2.2 故障注入流程281
5.2.3 硬件故障模擬注入282
5.2.4 軟件故障模擬注入284
5.2.5 模擬仿真故障注入方法287
5.2.6 混合故障注入方法290
5.2.7 電路模擬故障注入方法290
5.3 航天器單粒子故障事例291
5.3.1 國外航天器單粒子故障293
5.3.2 國內(nèi)航天器單粒子故障297
參考文獻299
第6章 單粒子效應減緩設計303
6.1 系統(tǒng)設計時面臨的問題307
6.1.1 任務需求分析308
6.1.2 單粒子效應危害性分析309
6.2 SEU減緩設計310
6.2.1 屏蔽防護方法311
6.2.2 加固存儲單元設計316
6.2.3 冗余和刷新324
6.2.4 檢錯與糾錯329
6.2.5 復雜器件的SEU緩解技術338
6.3 SEL減緩設計350
6.3.1 器件工藝與結構的SEL防護設計351
6.3.2 電路板級的SEL防護設計355
6.4 SEB和SEGR減緩設計361
6.4.1 降額設計的一般要求362
6.4.2 結合具體應用的降額設計366
6.5 SET減緩設計368
6.5.1 SET信號屏蔽368
6.5.2 三模冗余設計370
6.5.3 邏輯重復371
6.5.4 時閾冗余372
6.5.5 驅動晶體管尺寸調(diào)整方法373
6.5.6 動態(tài)閾值MOS邏輯陣列電路原理374
6.5.7 共源 共柵電壓開關邏輯門電路376
6.6 SEFI減緩設計379
參考文獻379
第7章 單粒子翻轉率計算383
7.1 計算用輻射環(huán)境模型387
7.1.1 銀河宇宙射線離子模型388
7.1.2 太陽耀斑質(zhì)子模型391
7.1.3 LET譜曲線及應用393
7.2 翻轉率計算模型396
7.2.1 長方形平行管道（RPP）模型399
7.2.2 有效通量模型403
7.3 翻轉率計算方法404
7.4 翻轉截面模型408
7.5 半經(jīng)驗計算方法410
7.6 質(zhì)子單粒子翻轉率計算411
7.6.1 利用質(zhì)子單粒子翻轉截面計算翻轉率411
7.6.2 利用重離子翻轉試驗數(shù)據(jù)計算質(zhì)子單粒子翻轉率413
7.6.3 計算方法的適應性415
7.7 不確定性分析416
7.7.1 環(huán)境模型及不確定性418
7.7.2 LET不確定性420
7.7.3 綜合性因素分析425
參考文獻428
附錄431
索引437