一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法及系统，能够支持SRAM混合仿真，将器件级的仿真信息加入电路级的仿真中，进行单粒子效应仿真分析。该方法包括：分析SRAM单元器件结构模型加入单粒子效应物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；建立多LET单粒子效应脉冲电流源等效模型并生成SPICE可以使用的仿真模型；根据用户提供的SRAM电路网表文件提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；依据前面生成的SPICE可用的多LET单粒子效应脉冲电流源等效模型，结合SRAM敏感电路节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成故障注入文件；分别计算翻转阈值和翻转截面。

A simulation analysis method and system of SRAM single particle transient effect

【技术实现步骤摘要】
一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法及系统
：本专利技术属于辐射效应仿真领域，涉及一种单粒子效应下SRAM翻转截面仿真的方法。
技术介绍
：随着半导体工艺特征尺寸的持续减小和器件工作频率不断提高，SRAM中的单粒子瞬态(SEU)引发的软错误数不断上升。因此需要一种仿真方法来评估SRAM的单粒子效应。对此提出一种新的方法来评估SRAM的翻转阈值和翻转截面。目前，针对SRAM进行单粒子效应仿真的一种方法是，通过加入一个方波脉宽来对电路进行仿真测试。但是这种仿真无法准确的仿真出单粒子效应的影响，依照经典理论，NMOS晶体管的辐射效应的影响可以等效为一个双指数电流源脉冲。脉冲的波形与器件参数和单粒子入射的物理参数相关，但是该模型不适用于SRAM的辐射分析。
技术实现思路
本专利技术提供一种单粒子效应下SRAM翻转截面仿真的方法及系统，能够对单粒子效应下的SRAM翻转截面进行分析。本专利技术的解决方案如下：一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法，包括：根据用户提供的SRAM单元器件结构模型(即SRAM的版图)，结合单粒子注入物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；分析所述单粒子效应电流源脉冲，建立多LET脉冲电流源模型并生成SPICE可以使用的仿真模型激励文件；根据用户提供的SRAM电路网表文件(即SRAM的SPICE描述文件)提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；根据所述多LET脉冲电流源模型(仿真模型激励文件)，结合所述SRAM敏感节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件；其中，用于翻转阈值分析的故障注入文件包含一个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型，用于翻转截面计算的故障注入文件包含多个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型；读取故障注入文件和SRAM单元器件结构模型，利用SPICE进行仿真，分析注入不同LET值对应的脉冲电流源后的响应情况，确定翻转阈值；读取用户提供的SRAM电路网表文件、故障注入文件，通过随机选择电路节点与峰值比例系数，在不同的LET值下进行多次仿真，统计每个LET下的平均错误个数，计算出不同LET下的SRAM的翻转截面。其中具体可优选地，所述建立多LET脉冲电流源模型，采用了样条插值的方法将采样点插值为平滑曲线，并使用Weibull函数进行参数拟合。其中具体可优选地，所述生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件，具体是根据用户选定的LET值，在所述仿真模型激励文件中选定所需的脉冲电流源模型，添加随机电路节点(node)、随机注入时间(time)以及随机电流峰值和脉宽函数(factor)，其中随机电流峰值和脉宽函数(factor)为正态分布的随机函数。一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析系统，包括：器件级SRAM单元仿真模块，用于根据用户提供的SRAM单元器件结构模型(即SRAM的版图)，结合单粒子注入物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；多LET脉冲电流源模型建立模块，用于分析所述单粒子效应电流源脉冲，建立多LET脉冲电流源模型并生成SPICE可以使用的仿真模型激励文件；SRAM敏感节点分析模块，用于根据用户提供的SRAM电路网表文件(即SRAM的SPICE描述文件)提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；故障注入配置模块，用于根据所述多LET脉冲电流源模型(仿真模型激励文件)，结合所述SRAM敏感节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件；其中，用于翻转阈值分析的故障注入文件包含一个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型，用于翻转截面计算的故障注入文件包含多个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型；SRAM翻转阈值分析模块，用于读取故障注入文件和SRAM单元器件结构模型，利用SPICE进行仿真，分析注入不同LET值对应的脉冲电流源后的响应情况，确定翻转阈值；SRAM翻转截面计算模块，用于读取用户提供的SRAM电路网表文件、故障注入文件，通过随机选择电路节点与峰值比例系数，在不同的LET值下进行多次仿真，统计每个LET下的平均错误个数，计算出不同LET下的SRAM的翻转截面。基于以上SRAM单粒子瞬态效应仿真分析系统的方案，进一步可选地：所述多LET脉冲电流源模型建立模块，具体采用了样条插值的方法将采样点插值为平滑曲线，并使用Weibull函数进行参数拟合。所述SRAM敏感节点分析模块，具体是使用Perl语言与C-shell语言编写脚本提取SRAM电路网表文件中的所有的敏感节点。所述故障注入配置模块，具体是使用Perl语言与C-shell语言编写脚本根据用户选定的LET值，在所述仿真模型激励文件中选定所需的脉冲电流源模型，添加随机电路节点(node)、随机注入时间(time)以及随机电流峰值和脉宽函数(factor)，其中随机电流峰值和脉宽函数(factor)为正态分布的随机函数。所述SRAM翻转阈值分析模块，具体使用Perl语言脚本，采用固定步长和二分法进行分析，读取脉冲电流源故障注入模型和SRAM单元模型，利用SPICE以不同的LET故障注入模型为对象，对SRAM单元进行仿真，分析翻转阈值。设单位面积上高能粒子的入射数为F，入射之后SRAM电路网表中有n个节点发生了单粒子翻转，则器件的单粒子翻转截面为：SRAM翻转截面计算模块，具体利用Finesim仿真器进行仿真，利用Perl脚本，生成故障比对结果，采用Hercules软件分析得出SRAM单元器件结构模型中各个模块敏感节点区域的总面积和翻转节点数量统计，通过模块面积等效的方法，获得每个模块实际的单粒子注入个数以及等效的错误个数，来计算翻转截面。所述敏感节点为NMOS管的漏极。本专利技术具有以下技术效果：本专利技术针对SRAM单粒子效应，分析SRAM单粒子瞬态脉冲的电流源脉冲等效模型，提出基于WeiBull函数的单粒电流源子瞬态脉冲拟合模型，该模型可以匹配不同的LET(粒子入射线性能量转移)值，同时基于该模型提出具有正态分布随机性的瞬态脉冲注入模型，以仿真出实际的SRAM单粒子效应，最终实现了SRAM单元翻转阈值和翻转截面的分析。附图说明图1为单粒子效应下SRAM翻转截面仿真方法流程图。图2为SRAM六管单元三维模型(去除Al、Ti、W、SiO2)。图3为SRAM六管单元晶体管图。图4为初始状态仿真后SRAM电势分布(去除Al、W、SiO2)。图5为SRAM电路敏感节点提取示意图。图6为常温常压下存储单元扫描分析结果。具体实施方式以下结合附图，对本专利技术的单粒子效应下SRAM翻转截面仿真方法的各个模块进一步详细说明。如图1所示，单粒子效应下SRAM翻转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法，其特征在于，包括：/n根据用户提供的SRAM单元器件结构模型，结合单粒子注入物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；/n分析所述单粒子效应电流源脉冲，建立多LET脉冲电流源模型并生成SPICE可以使用的仿真模型激励文件；/n根据用户提供的SRAM电路网表文件提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；/n根据所述多LET脉冲电流源模型，结合所述SRAM敏感节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件；其中，用于翻转阈值分析的故障注入文件包含一个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型，用于翻转截面计算的故障注入文件包含多个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型；/n读取故障注入文件和SRAM单元器件结构模型，利用SPICE进行仿真，分析注入不同LET值对应的脉冲电流源后的响应情况，确定翻转阈值；/n读取用户提供的SRAM电路网表文件、故障注入文件，通过随机选择电路节点与峰值比例系数，在不同的LET值下进行多次仿真，统计每个LET下的平均错误个数，计算出不同LET下的SRAM的翻转截面。/n...

【技术特征摘要】
1.一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法，其特征在于，包括：
根据用户提供的SRAM单元器件结构模型，结合单粒子注入物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；
分析所述单粒子效应电流源脉冲，建立多LET脉冲电流源模型并生成SPICE可以使用的仿真模型激励文件；
根据用户提供的SRAM电路网表文件提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；
根据所述多LET脉冲电流源模型，结合所述SRAM敏感节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件；其中，用于翻转阈值分析的故障注入文件包含一个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型，用于翻转截面计算的故障注入文件包含多个注入节点的节点信息、故障注入时间和故障注入模型；
读取故障注入文件和SRAM单元器件结构模型，利用SPICE进行仿真，分析注入不同LET值对应的脉冲电流源后的响应情况，确定翻转阈值；
读取用户提供的SRAM电路网表文件、故障注入文件，通过随机选择电路节点与峰值比例系数，在不同的LET值下进行多次仿真，统计每个LET下的平均错误个数，计算出不同LET下的SRAM的翻转截面。


2.根据权利要求1所述的SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法，其特征在于，所述建立多LET脉冲电流源模型，采用了样条插值的方法将采样点插值为平滑曲线，并使用Weibull函数进行参数拟合。


3.根据权利要求1所述的SRAM单粒子瞬态效应仿真分析方法，其特征在于，所述生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件，具体是根据用户选定的LET值，在所述仿真模型激励文件中选定所需的脉冲电流源模型，添加随机电路节点(node)、随机注入时间(time)以及随机电流峰值和脉宽函数(factor)，其中随机电流峰值和脉宽函数(factor)为正态分布的随机函数。


4.一种SRAM单粒子瞬态效应仿真分析系统，其特征在于，包括：
器件级SRAM单元仿真模块，用于根据用户提供的SRAM单元器件结构模型，结合单粒子注入物理模型，提取单粒子效应电流源脉冲；
多LET脉冲电流源模型建立模块，用于分析所述单粒子效应电流源脉冲，建立多LET脉冲电流源模型并生成SPICE可以使用的仿真模型激励文件；
SRAM敏感节点分析模块，用于根据用户提供的SRAM电路网表文件提取SRAM中的所有敏感节点，生成SRAM敏感节点列表文件；
故障注入配置模块，用于根据所述多LET脉冲电流源模型，结合所述SRAM敏感节点列表文件，编写脚本随机选取SRAM节点和故障注入时间，生成用于翻转阈值分析和翻转截面计算的故障注入文件；其中，用于翻转阈值分析的故障注入...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，翁笑冬，范凌怡，杨银堂，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61