А.В. КОБЫЛЯЦКИЙ, Д.К. СЕРГЕЕВ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

реклама
А.В. КОБЫЛЯЦКИЙ, Д.К. СЕРГЕЕВ
Научный руководитель – Ю.М. ГЕРАСИМОВ
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ
ОТ ПОПАДАНИЯ ТЗЧ В ЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕПИ
С ПРОЕКТНОЙ НОРМОЙ 90 НМ
Проведено моделирование переходных процессов, возникающих в
последовательной цепи инверторов при воздействии тяжелых заряженных частиц
космического пространства. Показано влияние на параметры импульса
ионизационного отклика размеров инвертора, на котором моделируется импульс
тока, и коэффициента нагрузки. Определены оптимальные параметры логической
цепи, разработанной по 90 нм объемной КМОП технологии.
Уменьшение топологических норм проектирования интегральных
микросхем приводит к увеличению чувствительности элементов к
тяжелым заряженным частицам (ТЗЧ) космического пространства [1].
Одним из наиболее существенных эффектов, возникающих в логической
цепи элементов при попадании ТЗЧ, являются кратковременные
импульсы напряжений. Такие импульсы возникают в результате сбора
неравновесного заряда вдоль трека иона обратно смещенными pnпереходами и, перемежаясь вглубь схемы, могут вызывать
функциональные сбои. Подобные эффекты следует учитывать при
проектировании СБИС с повышенной сбоеустойчивостью.
Наиболее распространенным способом моделирования такого эффекта
является включение идеального источника тока двухэкспоненциальной
формы между стоком и подложкой закрытого транзистора, в который
моделируется попадание частицы. Вариации временных (длительность
нарастания/спада) параметров и амплитуды импульса тока позволяют
получать различные величины моделируемого заряда от частицы.
Для моделирования переходных процессов от ТЗЧ в 90нм-КМОП
технологии построена логическая цепь, состоящая из двух
последовательно соединенных инверторов: первый инвертор используется
в качестве исследуемого, второй – в качестве элемента нагрузки. Размеры
транзисторов первого инвертора составляют 0,54 мкм × KМШТ – n-МОП и
0,67 мкм × KМШТ – p-МОП, что при KМШТ = 1 в 4,5 раза больше
минимальных, где KМШТ – коэффициент масштабирования размеров.
Размеры транзисторов второго инвертора установлены, соответственно, в
ML раз больше. Для исследования влияния размеров транзисторов
(Рис.1,а) и коэффициента нагрузки в исследуемом узле (Рис.1, б)
коэффициенты KМШТ и ML изменялись в диапазоне от 1 до 5. Вход
первого инвертора заземлен. Диапазон моделируемого источником тока
заряда составляет от 29 до 63 фКл при напряжении питания – 1,2 В.
а)
б)
Рис. 1. Зависимость напряжения на выходе инвертора от длительности импульса
тока ТЗЧ: а – в диапазоне KМШТ, б – в диапазоне ML
Исходя из полученных результатов, видно, что изменение KМШТ
значительно сказывается на реакции инвертора на попадание ТЗЧ, причем
даже при ML = 1, увеличив исходные размеры транзисторов вдвое, удается
полностью снизить чувствительность логической цепи к ТЗЧ при данных
параметрах источника тока. Для достижения лучших результатов по
устойчивости логической цепи к ТЗЧ необходимо выбирать ML в
диапазоне от 2 до 4. При любых ЛПЭ частицы увеличение ML до значений
выше 4 неэффективно по сравнению с аналогичным изменением KМШТ.
1.
Список литературы
Зебрев Г.И. Радиационные эффекты в кремниевых интегральных схемах высокой
степени интеграции. М.: НИЯУ МИФИ, 2010. – 148 с.
Скачать