阱接觸對(duì)28 nm SRAM 單粒子多位翻轉(zhuǎn)的影響*

江新帥 羅尹虹 趙雯 張鳳祁 王坦

(西北核技術(shù)研究所,強(qiáng)脈沖輻射環(huán)境模擬與效應(yīng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西安 710024)

為研究納米尺度下,特征尺寸減小和阱接觸布放方式對(duì)單粒子效應(yīng)電荷收集機(jī)制的影響,在北京HI-13串列加速器上開展了國(guó)產(chǎn)28 nm 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)重離子單粒子效應(yīng)輻照實(shí)驗(yàn)研究,獲得了不同線性能量轉(zhuǎn)移(LET)值重離子垂直入射下的器件重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)截面、多位翻轉(zhuǎn)百分比和多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形,并與65 nm SRAM 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì),分析了28 nm SRAM 重離子單粒子多位翻轉(zhuǎn)物理機(jī)理.結(jié)果表明,在特征尺寸減小、工作電壓降低等因素影響下,器件重離子單粒子翻轉(zhuǎn)閾值減小,位翻轉(zhuǎn)飽和截面明顯降低,多位翻轉(zhuǎn)占比增大,拓?fù)鋱D形可達(dá)n 行×3 列,且呈現(xiàn)間斷性的特點(diǎn),結(jié)合28 nm SRAM 的全局阱接觸布放對(duì)電荷收集機(jī)制的影響,分析這種現(xiàn)象的產(chǎn)生源于N 阱內(nèi)p 型金屬-氧化物-半導(dǎo)體間電荷共享所導(dǎo)致的單粒子翻轉(zhuǎn)再恢復(fù).

1 引言

空間環(huán)境中,重離子是導(dǎo)致器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的主要原因.半導(dǎo)體器件進(jìn)入納米尺度后,由于特征尺寸的減小及工作電壓的降低,使得器件發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的臨界電荷值不斷降低,部分器件甚至只需要收集少量的電荷就會(huì)發(fā)生翻轉(zhuǎn),而器件集成度的增加、單元尺寸減小、節(jié)點(diǎn)間距降低等單元參數(shù)的變化以及新材料新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用,使得器件單粒子多位翻轉(zhuǎn)(multiple cell upset,MCU)敏感性不斷增加,器件單粒子效應(yīng)發(fā)生機(jī)制也更加復(fù)雜.已有相關(guān)研究人員開展了包括65,40 和32 nm 等不同特征尺寸納米器件多位翻轉(zhuǎn)物理機(jī)理的研究[1?16],Narasimham等[1]研究了偏置電壓對(duì)雙阱和三阱28 nm 靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM)單粒子多位翻轉(zhuǎn)的影響,結(jié)果表明三阱SRAM 的設(shè)計(jì)使其在低工作電壓下的多位翻轉(zhuǎn)截面小于雙阱SRAM;Jeffrey等[3]則研究了低LET 重離子入射角度對(duì)28 nm SRAM 多位翻轉(zhuǎn)的影響,證明了多位翻轉(zhuǎn)不僅與離子LET 值有關(guān),更與離子的入射軌跡有關(guān);Anna等[4]針對(duì)溫度對(duì)多位翻轉(zhuǎn)敏感性的影響,開展了65 nm SRAM 重離子多位翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)研究,發(fā)現(xiàn)溫度的升高會(huì)使阱內(nèi)載流子遷移率增大,使得器件內(nèi)部發(fā)生寄生雙極放大效應(yīng)的可能性增加,導(dǎo)致器件的多位翻轉(zhuǎn)敏感性增大;國(guó)內(nèi)如羅尹虹等[6]研究了離子徑跡對(duì)65 nm SRAM 多位翻轉(zhuǎn)的影響,提出采用低能重離子獲取單粒子翻轉(zhuǎn)閾值,采用高能重離子獲取單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面.

隨著器件技術(shù)節(jié)點(diǎn)的不斷減小,28 nm SRAM的阱接觸布放方式已經(jīng)由獨(dú)立阱接觸布放改為全局阱接觸布放.本文主要針對(duì)特征尺寸減小、阱接觸布局方式的變化是否對(duì)單粒子效應(yīng)電荷收集機(jī)制產(chǎn)生新的影響,不同特征尺寸器件單粒子多位翻轉(zhuǎn)機(jī)理之間是否存在差異等問題,在北京HI-13 串列加速器上開展了28 nm SRAM 重離子單粒子效應(yīng)輻照實(shí)驗(yàn)研究,并與65 nm SRAM 實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,結(jié)合版圖布局和電荷收集機(jī)制對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了深入的分析.

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)樣品

實(shí)驗(yàn)所用器件為一塊28 nm HKMG(high-k metal gate)工藝的單端口SRAM,容量為128 kbit,單個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)為8 bit,地址數(shù)據(jù)是14 bit,輸入輸出數(shù)據(jù)共用IO,內(nèi)核單元工作電壓為0.9 V,IO 電源電壓1.8 V.表1 給出本文所用28 nm SRAM和用于對(duì)比的65 nm SRAM 的部分參數(shù).圖1 給出兩款器件阱接觸布放的示意圖,可以看到,65 nm SRAM 采用的是每個(gè)SRAM 單元放置一個(gè)阱接觸的獨(dú)立阱接觸布放,28 nm SRAM 采用的則是多個(gè)SRAM 單元共用一個(gè)阱接觸的全局阱接觸布放.

表1 兩款SRAM 器件關(guān)鍵參數(shù)對(duì)比Table 1.Key parameters of the 28 nm SRAM and 65 nm SRAM for comparison.

圖1 (a)65 nm SRAM 阱接觸布放;(b)28 nm SRAM 阱接觸布放Fig.1.Well contact placement of 65 nm SRAM(a)and 28 nm SRAM(b).

2.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

28 nm SRAM 重離子輻照實(shí)驗(yàn)在中國(guó)原子能科學(xué)研究院HI-13 串列加速器上進(jìn)行,HI-13 可以提供LET 范圍在0.0176—80.9 MeV·cm2·mg–1的1H—197Au 粒子束流,足以覆蓋從器件翻轉(zhuǎn)閾值到飽和截面所需線性能量轉(zhuǎn)移(LET)值的離子種類及離子能量.表2 給出本次實(shí)驗(yàn)選用的4 種離子以及離子到達(dá)器件表面時(shí)的LET 值.

表2 實(shí)驗(yàn)所用的離子種類及其參數(shù)Table 2.Ion species and parameters used in the experiment.

2.3 測(cè)試系統(tǒng)及測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)使用的單粒子效應(yīng)測(cè)試系統(tǒng)由輻照板、FPGA 測(cè)試板以及上位機(jī)測(cè)試軟件三部分組成.輻照板主要用于放置待測(cè)器件,在器件受到輻照后,將待測(cè)器件內(nèi)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)線傳至FPGA測(cè)試板;FPGA 測(cè)試板則主要用于待測(cè)器件的初始數(shù)據(jù)寫入,以及將輻照時(shí)回傳的SRAM 數(shù)據(jù)與初始寫入數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,并向上位機(jī)軟件發(fā)送翻轉(zhuǎn)單元的邏輯地址和數(shù)據(jù);上位機(jī)軟件則用于監(jiān)控整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程.

實(shí)驗(yàn)前,向待測(cè)器件中寫入初始測(cè)試圖形0055H,并對(duì)SRAM 內(nèi)核施加0.9 V 的工作電壓;實(shí)驗(yàn)時(shí),離子以低注量率垂直輻照器件,測(cè)試系統(tǒng)高速回讀,以避免因不同離子入射相鄰存儲(chǔ)單元引發(fā)的“偽”多位翻轉(zhuǎn);離子注量率的選定通常要保證每個(gè)回讀周期內(nèi),SRAM 單元的翻轉(zhuǎn)數(shù)小于芯片總?cè)萘康?.01%,此時(shí)“偽”多位翻轉(zhuǎn)發(fā)生的概率小于0.1%;每輪實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,保存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并開啟下一輪次實(shí)驗(yàn).

2.4 多位翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)文件保存的是翻轉(zhuǎn)單元的數(shù)據(jù)和邏輯地址,為實(shí)現(xiàn)對(duì)單粒子多位翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確提取,需要根據(jù)器件邏輯地址和物理地址的映射關(guān)系,將邏輯地址轉(zhuǎn)換為器件真實(shí)的物理地址.

通過分析數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)單元發(fā)生翻轉(zhuǎn)的時(shí)間、翻轉(zhuǎn)單元邏輯地址和數(shù)據(jù)的關(guān)鍵字,將翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)根據(jù)發(fā)生時(shí)間的不同,歸類為不同的時(shí)間段;并從其邏輯地址中提取字線、位線等物理地址信息;再根據(jù)多位翻轉(zhuǎn)的定義,判斷同一時(shí)間內(nèi)發(fā)生翻轉(zhuǎn)的兩個(gè)SRAM 單元在物理上的距離d是否滿足d<2,以確定這兩個(gè)翻轉(zhuǎn)的SRAM 是否屬于同一次多位翻轉(zhuǎn),具體設(shè)計(jì)流程如圖2 所示.

圖2 28nm SRAM 多位翻轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)提取程序流程圖Fig.2.Flow diagram of 28 nm SRAM MCU extract program.

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3.1 單粒子位翻轉(zhuǎn)截面

圖3 給出利用Weibull 公式擬合得到的28 nm SRAM 重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)截面曲線及Weibull參數(shù),同時(shí)給出65 nm SRAM 重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)截面曲線及Weibull 參數(shù).從圖3 可以看到,相比于65 nm SRAM,由于特征尺寸的減小以及工作電壓的降低,28 nm SRAM 重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)飽和截面由1.85×10–8cm2/bit 減小至2.1×10–9cm2/bit,翻轉(zhuǎn)閾值由0.3 MeV·cm2·mg–1降低至0.15 MeV·cm2·mg–1;同時(shí)可以看到,受閾值降低和特征尺寸減小的影響,28 nm SRAM 重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)截面在LET ≈ 10 MeV·cm2·mg–1便進(jìn)入飽和,65 nm SRAM 的重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)截面則在LET ≈ 35 MeV·cm2·mg–1時(shí)才進(jìn)入飽和.

圖3 28nm SRAM 重離子單粒子位翻轉(zhuǎn)截面曲線Fig.3.Single event upset(SEU)cross section of 28 nm SRAM heavy ion experiment.

3.2 多位翻轉(zhuǎn)百分比及拓?fù)鋱D形

圖4(a)和圖4(b)給出 了65 nm SRAM 和28 nm SRAM 在不同LET 值下的重離子單粒子多位翻轉(zhuǎn)百分比,圖5(a)和圖5(b)則給出65 nm SRAM 和28 nm SRAM 在全部LET 值下的重離子單粒子多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形.由圖4 可知,28 nm SRAM 在LET=1.73 MeV·cm2·mg–1時(shí)出現(xiàn)兩位翻轉(zhuǎn),65 nm SRAM 在LET=4.2 MeV·cm2·mg–1時(shí)才出現(xiàn)兩位翻轉(zhuǎn),這表明相比于65 nm SRAM,28 nm SRAM 單粒子多位翻轉(zhuǎn)LET 閾值降低.從多位翻轉(zhuǎn)所占比例來看,隨著入射離子LET 值的增大,兩款器件的多位翻轉(zhuǎn)的占比也逐漸升高,其中,65 nm SRAM 單粒子多位翻轉(zhuǎn)最高位為8 位,而28 nm SRAM 單粒子多位翻轉(zhuǎn)最高位為11 位,這表明特征尺寸的減小導(dǎo)致離子沉積電荷的影響范圍增加.從拓?fù)鋱D形來看,65 nm SRAM 的多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形均為n行×2 列或n行×1 列,且呈現(xiàn)連續(xù)性的特點(diǎn);而28 nm SRAM 的低LET 重離子多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形與65 nm SRAM 特點(diǎn)相同,高LET 的I 離子多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形則出現(xiàn)了n行×3 列的形狀,且呈現(xiàn)間斷性的特點(diǎn).

圖4 重離子單粒子多位翻轉(zhuǎn)百分比(a)65 nm SRAM;(b)28 nm SRAMFig.4.The MCU ratio of 65 nm SRAM(a)and 28 nm SRAM(b).

4 結(jié)果分析

4.1 單粒子多位翻轉(zhuǎn)物理機(jī)理

下面結(jié)合圖4 和圖5 對(duì)28 nm SRAM 單粒子多位翻轉(zhuǎn)物理機(jī)理進(jìn)行分析.低LET 重離子(LET ≤ 1.73 MeV·cm2·mg–1)入射后,由于其通過電離作用在硅中產(chǎn)生的沉積電荷較少,因此,低LET 離子只有直接撞擊在敏感節(jié)點(diǎn)的n 型金屬-氧化物-半導(dǎo)體(NMOS)漏區(qū)時(shí),其產(chǎn)生的沉積電荷在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下通過漂移作用被收集后,才能導(dǎo)致SRAM 單元邏輯狀態(tài)發(fā)生改變,所以低LET 重離子導(dǎo)致的基本全為單位翻轉(zhuǎn).

圖5 重離子單粒子多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形集合(a)65 nm SRAM;(b)28 nm SRAMFig.5.The MCU topological patterns of 65 nm SRAM(a)and 28 nm SRAM(b).

較高LET 重離子(1.73 MeV·cm2·mg–1≤ LET≤ 9.3 MeV·cm2·mg–1)入射后,離子沉積的電荷量增大,入射位置電荷濃度增大,少子的壽命變長(zhǎng),擴(kuò)散距離增加[17].部分沉積在靈敏漏區(qū)外圍的電荷也可以通過擴(kuò)散過程,被一定距離內(nèi)的數(shù)個(gè)SRAM 單元的靈敏漏區(qū)收集,多位翻轉(zhuǎn)所占的比例逐漸增大.

高LET 重離子(9.3 MeV·cm2·mg–1≤ LET)入射后,由于其可以通過電離產(chǎn)生大量電子空穴對(duì),容易引起阱電勢(shì)的塌陷,導(dǎo)致寄生雙極放大效應(yīng)的產(chǎn)生,有研究表明,對(duì)于小尺寸器件,寄生雙極放大效應(yīng)嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起10 個(gè)以上的SRAM 單元發(fā)生翻轉(zhuǎn)[18].

4.2 電荷收集機(jī)制對(duì)MCU 拓?fù)鋱D形的影響

圖6 給出離子入射SRAM 器件不同位置的示意圖.由于垂直于阱方向的相鄰SRAM 的關(guān)態(tài)NMOS 敏感節(jié)點(diǎn)位于同一P 阱中,因此,離子垂直入射1#位置產(chǎn)生的沉積電荷,不僅可以直接影響垂直于阱方向的兩個(gè)相鄰SRAM 單元,還會(huì)通過擴(kuò)散作用影響沿阱方向的數(shù)個(gè)SRAM 單元,多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形通常呈現(xiàn)為沿阱方向的n行×2 列的形狀;而N 阱中垂直于阱方向僅有一個(gè)SRAM 單元的關(guān)態(tài)p 型金屬-氧化物-半導(dǎo)體(PMOS)敏感節(jié)點(diǎn),沉積電荷在擴(kuò)散作用下僅能影響沿阱方向的數(shù)個(gè)SRAM 單元,多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形通常呈現(xiàn)沿阱方向的n行×1 列的形狀.65 nm SRAM 由于采用獨(dú)立阱接觸的布放,離子垂直入射難以引發(fā)寄生雙極放大效應(yīng),其多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形呈現(xiàn)上述電荷共享所導(dǎo)致的n行×1 列和n行×2 列的形狀,并具有連續(xù)性的特點(diǎn);28 nm SRAM 的低LET 重離子多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形,同樣為電荷共享導(dǎo)致的n行×1 列和n行×2 列的形狀.

圖6 離子入射SRAM 器件位置示意圖Fig.6.Ion incident position on the SRAM cell surface.

當(dāng)LET 值較高的I 離子入射后,28 nm SRAM的多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形出現(xiàn)了n行×3 列的形狀.分析是由于28 nm SRAM 特征尺寸減小,在離子徑跡覆蓋、寄生雙極放大效應(yīng)引起的阱電勢(shì)調(diào)制以及載流子擴(kuò)散過程的共同作用下,沉積電荷可以被橫跨阱方向的三個(gè)SRAM 單元所收集.65 nm SRAM 多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形中,由高LET 的I 離子誘發(fā)的多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形最大為4 行×2 列,結(jié)合65 nm SRAM 的單元尺寸計(jì)算可知電荷擴(kuò)散的影響半徑約為0.79 μm.65 nm SRAM 的P 阱寬度為0.98 μm,N 阱寬度為0.57 μm,入射離子撞擊在2#位置時(shí),沉積在右側(cè)P 阱內(nèi)的電荷難以通過擴(kuò)散的方式被A 或B 的靈敏區(qū)收集,沉積在左側(cè)P 阱內(nèi)的電荷有概率被左側(cè)SRAM 單元靈敏漏區(qū)收集并誘發(fā)翻轉(zhuǎn),這使得65 nm SRAM 單元拓?fù)鋱D形并未出現(xiàn)n行×3 列的形狀.28 nm SRAM 多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形中,由高LET 的I 離子誘發(fā)的多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形最大為5 行×2 列,結(jié)合28 nm SRAM 的單元尺寸計(jì)算可知電荷擴(kuò)散的影響半徑約為0.54 μm.28 nm SRAM 的P 阱寬度為0.37 μm,N 阱寬度為0.21 μm,入射離子撞擊在2#位置時(shí),沉積在2#位置右側(cè)P 阱中未被收集或復(fù)合的電子會(huì)擴(kuò)散到相鄰SRAM 單元A 或B 的N 阱附近,在P 阱/N 阱耗盡層電場(chǎng)的影響下,被N 阱收集,導(dǎo)致N 阱的阱電勢(shì)發(fā)生擾動(dòng),觸發(fā)寄生雙極放大效應(yīng),致使A 或B 處的SRAM 單元發(fā)生翻轉(zhuǎn);而沉積在2#位置左側(cè)P 阱內(nèi)的電荷也會(huì)被左側(cè)SRAM 單元靈敏NMOS 漏區(qū)收集,最終導(dǎo)致拓?fù)鋱D形呈現(xiàn)n行×3 列的形狀.

4.3 單粒子翻轉(zhuǎn)再恢復(fù)

圖5(b)中的28 nm SRAM 在高LET 重離子入射下的多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形呈現(xiàn)間斷性的特點(diǎn),分析是由于SRAM 單元內(nèi)部PMOS 管之間的寄生雙極放大效應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制引發(fā)的單粒子翻轉(zhuǎn)再恢復(fù)[19?22].由于65 nm SRAM 采用的是獨(dú)立阱接觸的布放方式,離子垂直入射后的沉積電荷會(huì)經(jīng)由阱接觸被快速泄放掉,難以引起寄生雙極放大效應(yīng);而28 nm SRAM 采用的是全局阱接觸的布放方式,多個(gè)SRAM 單元共用一個(gè)阱接觸,導(dǎo)致沉積在阱中的電荷無法快速泄放,SRAM 單元在發(fā)生翻轉(zhuǎn)后,處于同一N 阱中的關(guān)態(tài)PMOS(第一次翻轉(zhuǎn)前為開態(tài))被再次觸發(fā)寄生雙極放大效應(yīng),SRAM單元再次發(fā)生翻轉(zhuǎn).具體過程如下.

圖7 為一個(gè)6 T SRAM 單元的電路結(jié)構(gòu)圖,其中,P1,P2,N1,N2 分別為組成SRAM 單元內(nèi)兩個(gè)交叉耦合反相器的PMOS 管和NMOS 管,兩個(gè)反相器則通過NMOS 傳輸管N3 和N4 分別連接至B(位線)和BL(互補(bǔ)位線),傳輸管電壓則由WL(字線)控制,單元初始狀態(tài)為Q點(diǎn)低電平(VGND),點(diǎn)高電平(VDD).當(dāng)重離子轟擊在N 阱中關(guān)態(tài)P1 管漏極區(qū)域后,離子在N 阱中電離的大量電子被N 阱收集,導(dǎo)致N 阱勢(shì)壘塌陷,引發(fā)阱電勢(shì)調(diào)制,當(dāng)N 阱勢(shì)壘降低到一定程度時(shí),源極-N 阱-漏極之間的寄生晶體管開啟,觸發(fā)寄生雙極放大效應(yīng),Qˉ點(diǎn)的電勢(shì)被下拉至低電平,Q點(diǎn)的電勢(shì)被上拉至高電平,SRAM 單元發(fā)生翻轉(zhuǎn),此時(shí)P2成為關(guān)態(tài)敏感PMOS.由于28 nm SRAM 采用全局阱接觸的布放方式,導(dǎo)致沉積在N 阱內(nèi)的電荷無法快速地通過阱接觸被泄放掉,N 阱內(nèi)的阱電勢(shì)擾動(dòng)會(huì)持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間.此時(shí),P2 作為敏感PMOS通過寄生雙極放大效應(yīng)進(jìn)行電荷收集,SRAM 單元電路的Q點(diǎn)和點(diǎn)會(huì)同時(shí)處于略低于高電平的“弱1”亞穩(wěn)態(tài)[23,24],兩者呈一種競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì),存儲(chǔ)單元最終的邏輯狀態(tài)取決于P1 和P2管各自寄生雙極放大效應(yīng)所收集的電荷量,若P1 管收集的電荷量大于P2 管,則SRAM 單元僅發(fā)生了單粒子翻轉(zhuǎn),若P2 管收集的電荷量大于P1管,則發(fā)生了單粒子翻轉(zhuǎn)再恢復(fù).

圖7 單粒子翻轉(zhuǎn)再恢復(fù)在SRAM 電路單元中的產(chǎn)生過程Fig.7.SEU recovery generation process in SRAM circuit.

5 結(jié)論

本文以國(guó)產(chǎn)28 nm SRAM 為實(shí)驗(yàn)對(duì)象,依托國(guó)內(nèi)重離子加速器輻照裝置,開展了28 nm SRAM重離子單粒子翻轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)研究,通過器件邏輯地址與物理地址的映射關(guān)系,獲得了器件單粒子翻轉(zhuǎn)截面、多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形和多位翻轉(zhuǎn)百分比等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),并結(jié)合器件版圖以及單粒子效應(yīng)電荷收集機(jī)制,對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析.

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,特征尺寸的減小以及工作電壓的降低,會(huì)導(dǎo)致器件單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面和翻轉(zhuǎn)閾值降低,且在離子徑跡覆蓋、電荷擴(kuò)散和寄生雙極放大的共同作用下,離子入射后影響的SRAM 單元數(shù)量增多,器件多位翻轉(zhuǎn)比例增大;采用了全局阱接觸布放的28 nm SRAM 中寄生雙極放大效應(yīng)增強(qiáng),高LET 離子入射時(shí)多位翻轉(zhuǎn)拓?fù)鋱D形出現(xiàn)了n行×3 列的形狀,這使得同一字節(jié)內(nèi)多個(gè)位發(fā)生MBU(multiple bit upsets)的概率增加,對(duì)以定時(shí)刷新加EDAC(error detection and correction)的加固技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)和要求;寄生雙極放大效應(yīng)導(dǎo)致的單粒子翻轉(zhuǎn)再恢復(fù),也為利用寄生雙極放大效應(yīng)抑制單粒子翻轉(zhuǎn)提供了一種新的加固思路.