抗輻射積體電路設計理論與方法

《抗輻射積體電路設計理論與方法》是2018年清華大學出版社出版圖書，作者是高武。

基本介紹

• 中文名：抗輻射積體電路設計理論與方法
• 作者：高武
• 出版社：清華大學出版社
• 出版時間：2018年10月01日
• 定價：139 元
• ISBN：9787302505297

內容簡介

本書首先介紹輻射環境、輻射相互作用物理過程及若干種輻射效應； 接下來，本書詳細介紹積體電路抗輻射加固設計方法學，包括單粒子閂鎖加固策略及測試、輻射加固器件的SPICE模型、抗輻射單元庫設計、自動綜合的抗輻射數字電路設計、模擬和混合信號電路加固設計等； 最後，本書介紹積體電路輻射效應仿真、單粒子效應的脈衝雷射測試原理和輻射加固保障測試。 本書可作為微電子和核科學等領域相關教師、研究生和工程人員在學術研究和工程技術方面的參考書。

目錄

第1章輻射環境介紹

1.1空間輻射環境

1.1.1背景知識

1.1.2高能離子

1.1.3俘獲電子

1.1.4俘獲質子

1.1.5太陽宇宙射線

1.1.6銀河宇宙射線

1.2高能物理輻射環境

1.3核輻射環境

1.3.1核爆炸輻射環境

1.3.2核反應堆輻射環境

1.4地面輻射環境

1.4.1大氣輻射環境

1.4.2地輻射環境

1.5本章小結

參考文獻

第2章輻射相互作用物理過程

2.1半導體材料中輻射的相互作用

2.1.1簡介

2.1.2電磁相互作用

2.1.3強子的相互作用

2.1.4弱相互作用

2.1.5相互作用的過程

2.2輻射輸運

2.2.1玻爾茲曼傳輸方程

2.2.2計算技術

2.2.3輻射輸運仿真工具介紹

2.3套用實例

2.3.1地球軌道電子環境

2.3.2木星的輻射環境

2.3.3行星環境

2.3.4單粒子效應和軌道結構的詳細建模

2.3.5趨勢

2.4本章小結

參考文獻

第3章電離總劑量效應

3.1概述

3.2電離總劑量

3.2.1電離損傷概述

3.2.2氧化物俘獲電荷

3.2.3界面態陷阱

3.2.4MOS器件中的1/f噪聲

3.3深亞微米工藝的輻射效應

3.3.1超小尺寸體矽CMOS工藝

3.3.2全耗盡型SOI的總劑量效應

3.3.3超薄氧化物

3.3.4高k電介質

3.4亞100nmCMOS工藝下的總劑量效應

3.4.1概述

3.4.2實驗詳情

3.4.3尺寸縮小對截止態電流的影響

3.4.4同一工藝節點上不同工藝類型的截止態電流

3.5本章小結

參考文獻

第4章位移損傷效應

4.1背景信息

4.1.1早期的位移損傷效應研究

4.1.2位移損傷機制及效應的定性概述

4.2一致位移損傷效應

4.3非一致位移損傷效應

4.4位移損傷退火

4.4.1注入退火

4.4.2短期退火

4.4.3長期退火

4.5非電離能量損失和損傷相關性

4.5.1非電離能量損失率概念

4.5.2器件行為的NIEL相關性

4.5.3NIEL計算的進一步發展

4.5.4NIEL的使用約束

4.6位移損傷的演變和趨勢

4.7本章小結

參考文獻

第5章單粒子效應

5.1單粒子效應概述

5.1.1矽半導體中的單粒子效應產生原理

5.1.2專有名詞

5.1.3存儲器中的單粒子翻轉機制

5.1.4數字電路中的單粒子效應機制

5.2新型器件和電路的發展趨勢

5.2.1半導體發展路線圖

5.2.2現代工藝中的縮小效應

5.3本底輻射的敏感度增強效應

5.3.1低能質子

5.3.2大氣μ子

5.3.3低α材料問題

5.4新興器件和相關機制

5.4.1絕緣體矽工藝

5.4.2多柵極器件

5.4.3體矽和絕緣體矽FinFET電晶體

5.4.4具有獨立柵極的多柵極和多溝道器件

5.4.5ⅢⅤ族FinFET和隧道場效應管

5.4.6無結器件

5.5三維集成

5.6本章小結

參考文獻

第6章單粒子閂鎖機制加固策略及測試方法

6.1閂鎖機制

6.2閂鎖加固策略

6.3電氣閂鎖測試

6.4單粒子閂鎖測試

6.4.1單個粒子誘發閂鎖測試

6.4.2脈衝雷射誘發閂鎖測試

6.5單粒子閂鎖加固策略有效性

6.6本章小結

參考文獻

第7章輻射加固器件的SPICE模型

7.1環柵版圖電晶體介紹

7.2環柵版圖電晶體建模技術

7.2.1寬長比

7.2.2輸出電阻

7.2.3電容

7.2.4仿真方法

7.3實驗結果及討論

7.3.1矩形電晶體比較

7.3.2環柵版圖電晶體比較

7.3.3梯形電晶體比較

7.4其他加固器件的建模

7.5本章小結

參考文獻

第8章抗輻射單元庫設計

8.1組合邏輯加固

8.1.1單粒子閂鎖加固

8.1.2總劑量加固

8.1.3總體加固影響

8.2組合單元最佳化

8.2.1電晶體尺寸的限制

8.2.2手動布局改進

8.2.3自動布局布線改進

8.3觸發器加固

8.3.1傳統時間冗餘加固

8.3.2傳統三模冗餘加固

8.3.3高速三模冗餘加固

8.3.4功耗和延遲比較

8.3.5輻射測試

8.4存儲器單元加固

8.4.16管存儲單元

8.4.2HIT存儲單元

8.4.3DICE存儲單元

8.4.410管存儲單元

8.4.5幾種抗輻射加固單元的性能對比

8.5單元庫參數提取

8.5.1抽象生成

8.5.2單元提取

8.5.3單元庫特性

8.5.4單元庫檔案提取實例

8.6本章小結

參考文獻

第9章自動綜合的抗輻射數字電路設計

9.1自定義CAD工具

9.2綜合

9.3布局

9.4三模冗餘

9.4.1布圖規劃解析

9.4.2網表解析

9.4.3布局解析

9.5布線

9.6時序分析和驗證

9.7片外邏輯接口

9.8片上邏輯接口

9.9晶片接口實例

9.9.1雙模冗餘接口

9.9.2高速快取接口

9.10雙模冗餘嵌入式處理器設計實例

9.11本章小結

參考文獻

第10章模擬和混合信號電路加固設計

10.1模擬和混合信號電路的單粒子效應

10.1.1單粒子機制

10.1.2模擬單粒子瞬態

10.1.3運算放大器的單粒子效應

10.2偏置相關的單粒子效應模型

10.3電荷共享加固設計方法

10.3.1差分電荷消除版圖

10.3.2敏感節點有源電荷消除

10.4節點分裂加固設計方法

10.4.1開關電容電路加固方法

10.4.2運算放大器加固方法

10.5本章小結

參考文獻

第11章積體電路輻射效應仿真

11.1單粒子效應建模和仿真問題

11.1.1器件級建模方法

11.1.2電路級建模方法

11.1.3蒙特卡羅仿真工具

11.2單粒子效應仿真實例

11.2.1設計仿真電路模型

11.2.2SRAM三維建模：Gds2Mesh

11.2.3查看結果

11.3總劑量效應仿真

11.3.1概述

11.3.2方法

11.4位移損傷仿真

11.5本章小結

參考文獻

第12章單粒子效應的脈衝雷射測試原理

12.1概述

12.2雷射測試技術基礎

12.2.1雷射測試技術的分類

12.2.2雷射產生率建模

12.2.3雷射與重離子產生率的對比

12.3用於積體電路測試的脈衝雷射系統

12.3.1雷射測試的基本原理

12.3.2實驗平台

12.3.3自動化測試

12.3.4其他系統

12.4雷射系統的套用舉例

12.4.1單粒子翻轉雷射截面

12.4.2商業SRAM晶片的雷射測試方法

12.4.3雙光子吸收誘發載流子的雷射單粒子效應測試

12.5本章小結

參考文獻

第13章輻射加固保障測試

13.1實驗室輻射源

13.1.1總劑量輻射源

13.1.2單粒子效應粒子加速器

13.1.3輻射源的選擇

13.2總劑量輻射加固保障測試

13.2.1總劑量輻射加固保障測試方法

13.2.2劑量率增強效應

13.2.3輻射前升溫應力(老化)效應

13.2.4輻射保障測試的最佳實驗室源

13.2.5最壞情況偏置

13.2.6測試溫度的影響

13.3單粒子效應輻射加固保障測試

13.3.1簡介

13.3.2單粒子翻轉

13.3.3單粒子閂鎖

13.3.4單粒子燒毀和單粒子柵穿

13.4本章小結

參考文獻

附錄A