提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统，包括以下步骤：确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照；对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转界面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，则进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束；采用

【技术实现步骤摘要】
提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统


[0001]本专利技术属于集成电路抗辐射加固技术及空间单粒子效应评估
，具体涉及一种基于预辐照总剂量提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法和系统。

技术介绍

[0002]工作于空间辐射环境下的CMOS工艺集成电路，不仅会受到重离子在器件反向偏置PN结沟道区产生离化电子空穴对的影响，同时也会受到电子和质子等在器件的氧化物区产生感生陷阱电荷的影响。辐射离化电荷与感生陷阱电荷会直接导致CMOS工艺集成电路的逻辑状态与性能发生改变、退化甚至失效等空间辐射效应，也即航天微电子集成电路在轨运行期间面临严峻的辐射失效问题威胁。
[0003]因此，应用于星载电子系统的CMOS工艺集成电路一般需要经过特定的抗辐射加固设计，使电子元器件产品的抗辐射性能等级达到一定的设计要求才能投入在轨使用，以确保卫星等航天器的在轨运行可靠性和寿命。目前，CMOS工艺集成电路的抗辐射加固设计主要在三个不同的层次进行加固：
[0004]1、工艺加固层次
[0005]针对微电子集成电路的工艺进行抗辐射加固设计，如SOI工艺，通过减小电荷收集敏感区以及消除寄生可控硅结构；体接触与保护环工艺，通过提供电气和空间隔离来调控离化电荷输运；多阱工艺，通过深N阱减小寄生PNP晶体管的基极电阻进而达到抑制SEL的目的；其中，SOI工艺器件由于埋氧化层的存在，将载流子输运沟道区与其机械支撑作用的衬底区在物理上实现了介质隔离，因此是较为理想的抗辐射CMOS工艺集成电路的制造工艺。
[0006]2、电路单元版图加固层次
[0007]针对CMOS工艺集成电路的基本功能单元进行抗辐射加固设计，如节点电容，通过充电与释放存储电荷的过程将反馈回路中出现瞬态脉冲吸收达到抑制单粒子效应的目的；串联电阻R，通过电阻延迟特性将敏感节点产生的电压瞬态脉冲延迟达到降低单粒子敏感性的目的；节点冗余，通过存储节点冗余使未受影响的存储节点将受影响的存储节点恢复到初始状态达到抑制单粒子翻转的目的。
[0008]3、系统级加固层次
[0009]针对CMOS工艺集成电路的逻辑门电路级进行抗辐射加固设计，如三模冗余TMR加固，通过增加冗余功能单元使用表决器将异常结果屏蔽；纠检错EDAC算法加固，通过在单个字内添加冗余位和校验算法实施代码加固。
[0010]以上三种主要加固技术手段虽然在一定程度上提高了CMOS工艺集成电路的抗辐射性能，但同时也牺牲了电子元器件的部分速度、面积、功耗等重要性能指标参数，而且电子元器件的加固设计一旦完成其抗辐射性能指标则基本固化，甚至在空间综合辐射环境下其抗辐射能力在一定程度上将逐渐退化。
[0011]另外，常规SOI工艺晶体管的顶层导电硅膜形成了一个硅孤岛式的物理隔离，所以具有功耗低、开关速率高和阈值电压动态可调等优势，因此在航天微电子领域具有天然的
抗辐射优势。自然空间的辐射环境既存在能引起总剂量与位移损伤的电子与质子，也存在能够引起单粒子效应的高能重离子。微电子器件在轨运行受到的威胁，既有累积性的电离剂量导致的宏观性能退化，也有瞬时性的离化电荷脉冲产生的扰动脉冲影响。因此，在轨运行的CMOS工艺集成电路电学性能将同时受到总剂量效应与单粒子效应的叠加耦合影响，这也是抗辐射电子元器件性能逐渐退化的主要原因之一。

技术实现思路

[0012]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，该方法实现了成品电子元器件抗辐射性能指标再提升的优化技术目标，解决了宇航电子元器件抗辐射加固性能固化以及空间在轨运行时性能逐渐退化的难题。
[0013]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0014]本专利技术的第一个方面，是提供一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，包括以下步骤：
[0015]确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照；
[0016]对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转截面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，则进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束；
[0017]基于沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回上一步骤再次进行重离子辐照。
[0018]进一步，所述确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括以下步骤：
[0019]对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数；
[0020]根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。
[0021]进一步，所述对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数的方法，包括：
[0022]在室温环境下，采用测试系统对待测器件进行上电检验，以保证待测器件的宏观直流电参数和读写功能正常；
[0023]根据目标重离子LET值，计算确定相应的重离子种类及能量。
[0024]进一步，所述根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括：
[0025]对待测器件进行初始化，并在初始化完成后通过测试系统将预设数据图形码写入到待测器件；
[0026]根据确定的重离子辐照参数运行监控测试程序，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。
[0027]进一步，所述对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转界面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束的方法，包括：
[0028]重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照；
[0029]根据采集到的目标LET值条件下器件单粒子翻转截面数据，判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束。
[0030]进一步，所述重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转截面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照的方法，包括：
[0031]2.1.1)测试系统循环读取待测器件中存储阵列的数据；
[0032]2.1.2)将读取的待测器件中存储阵列的数据与预设数据图形码进行实时对比，若发现单粒子翻转事件，则进入步骤2.1.3)，否则进入步骤2.1.5)；
[0033]2.1.3)将单粒子翻转错误数加1，并自动记录相应的错误地址和数据等信息后，通过串口将单粒子翻转累积错误数发回到上位计算机控制软件显示；
[0034]2.1.4)将累计错误数与预设事件阈值进行比对，若没达到预设事件阈值，则进入步骤2.1.5)，否则数据采集完成；
[0035]2.1.5)判断离子注量是否达到预设辐照阈值，如果达到，则数据采集完成，否则返回步骤2.1.1)。
[0036]进一步，所述基于沽源辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，包括以下步骤：确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照；对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转截面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，则进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束；基于沽源辐照实验装置对待测器件进行预辐照，直至待测器件的相关电学参数变化控制在正常范围内后，返回上一步骤再次进行重离子辐照。2.如权利要求1所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述确定重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括以下步骤：对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数；根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。3.如权利要求2所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述对待测器件进行上电检测，并确定重离子辐照参数的方法，包括：在室温环境下，采用测试系统对待测器件进行上电检验，以保证待测器件的宏观直流电参数和读写功能正常；根据目标重离子LET值，计算确定相应的重离子种类及能量。4.如权利要求2所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述根据确定的重离子辐照参数，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照的方法，包括：对待测器件进行初始化，并在初始化完成后通过测试系统将预设数据图形码写入到待测器件；根据确定的重离子辐照参数运行监控测试程序，对写入预设数据图形码后的待测器件进行重离子辐照。5.如权利要求1所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述对重离子辐照期间待测器件的单粒子翻转截面数据进行采集，并判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束的方法，包括：重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据进行采集，直到满足预设重离子辐照条件后停止辐照；根据采集到的目标LET值条件下器件单粒子翻转截面数据，判断其是否符合宇航器件抗辐射等级安全裕度设计要求，若不满足，进入下一步骤，否则预辐照总剂量实验结束。6.如权利要求5所述的提高主动延迟滤波器件抗单粒子翻转效应的方法，其特征在于，所述重离子辐照期间，测试系统对目标LET值条件下待测器件翻转界面数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵培雄，刘杰，孙友梅，李东青，闫晓宇，陈麒宇，杨金虎，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：