納米SRAM質子單粒子翻轉錯誤率預估

趙 雯， 陳 偉， 王忠明， 羅尹虹， 沈 忱， 趙 軍

(1. 強脈沖輻射環境模擬與效應國家重點實驗室， 西安 710024； 2. 西北核技術研究所， 西安 710024； 3. 蘇州珂晶達電子有限公司， 蘇州 215000)

宇宙空間中的高能粒子穿透航天器屏蔽層進入到內部電子學系統會誘發單粒子效應(single event effects，SEE)，影響航天器的在軌可靠運行。基于SEE地面模擬實驗結果，結合空間軌道上的粒子環境，預估軌道上器件的SEE錯誤率對航天器用電子元器件的可靠性分析和器件選型具有重要現實意義。質子是空間輻射環境的主要成分，高能質子核反應和低能質子直接電離是質子SEE的主要作用機制。質子SEE預估方法隨著器件特征尺寸的減小在逐步改進完善，電子元器件進入納米工藝節點后，研究人員在質子SEE預估方面有了一些新的認識和發現。中國空間技術研究院的于慶奎研究員等以65 nm SRAM為載體，分別基于質子實驗數據和重離子實驗數據預估了器件的空間質子單粒子翻轉(single event upset，SEU)錯誤率，發現基于重離子實驗數據的預估方法低估了空間質子SEU錯誤率，指出了針對納米器件開展基于質子實驗數據進行在軌SEU錯誤率預估的必要性[1]。Dodds等人研究發現，在GEO軌道太陽耀斑最壞情況且納米SRAM工作電壓負向波動10%時，低能質子直接電離致SEU錯誤率在總翻轉率(低能質子、高能質子和重離子所導致的翻轉率之和)中的占比最高可達77%[2]。中國原子能科學研究院的何安林等研究發現，太陽質子事件和地球俘獲帶中，低能質子SEU錯誤率在總翻轉率中占主導[3]。……