積體電路輻照效應與抗輻照技術研究

《積體電路輻照效應與抗輻照技術研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由陳書明擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：積體電路輻照效應與抗輻照技術研究
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：陳書明
• 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學

中文摘要

抗輻射加固是空間套用積體電路的關鍵技術之一。本項目面向當前主流的超深亞微米工藝，針對單粒子效應和總劑量效應展開研究。針對單粒子效應，本項目將主要圍繞SET和MBU的失效機理與加固進行研究，重點研究決定SET脈衝寬度的擴散和雙極放大機理以及MBU的電荷共享機理，分析器件工藝、版圖和電路結構等參數對SET產生與傳播以及電荷共享的影響，然後在此基礎上提出描述SET電流脈衝的解析模型和描述MBU的電荷共享模型，最後從器件、版圖和電路結構等方面提出高效的加固措施。關於總劑量效應，本項目將研究超深亞微米MOS器件的總劑量輻射效應，在此基礎上提出超深亞微米MOS器件的總劑量輻射理論模型，並進一步研究超深亞微米新結構器件的輻照特性及MOS器件的總劑量輻射加固技術。本項目的研究將為抗輻照加固超大規模積體電路尤其是微處理器的設計提供直接的理論支持和指導。

結題摘要

航天技術是衡量一個國家現代化水平和綜合國力的重要標誌，而單粒子效應和總劑量效應是航天套用積體電路面臨的主要輻射效應，對這兩類效應的研究將為發展超大規模的抗輻照加固積體電路奠定良好的基礎。本課題面向主流的超深亞微米工藝，針對單粒子和總劑量效應的失效機理、模型建模和加固技術展開研究，取得了以下主要研究成果： 失效機理方面，系統深入研究了漂移、擴散和雙極效應在單粒子電荷收集中的作用，首次提出了NMOS中的反向雙極效應；首次揭示了溫度對單粒子電荷收集有著重要影響；首次研究了多邊緣器件的輻照效應，發現了窄溝效應/邊緣效應引起的輻射增強現象；首次研究發現AGLDD垂直雙柵器件的總劑量效應比普通器件的要優。 模型建模方面，提出了一種考慮了雙極效應的SET電流源模型，該模型獲得的曲線能夠很好的與TCAD模擬結果相吻合；首次系統深入的研究了脈衝重匯聚對SER的影響，發現SET脈衝重匯聚有可能導致軟錯誤率增加高達幾個數量級；首次建立了直柵NMOS器件總劑量輻射效應模型，模擬結果與實驗結果符合較好。 加固技術方面，首次提出了源極隔離的P-hit SET加固技術和源極擴展的N-hit SET加固技術，模擬和重離子試驗結果均驗證了這些加固技術具有優良的加固效果；成功研製了國內首款抗輻照標準單元庫及多個抗輻照IP核；給出了超深亞微米器件兼顧抗總劑量能力和性能提高的最佳化設計域。 本課題在研期間，取得了豐碩的學術成果，共發表論文73篇，有36篇進入SCI檢索；培養了博士研究生13名，碩士研究生21名。在研究成果的支撐下，成功研製出了我國首款高性能抗輻照DSP，意義深遠。