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