（中科芯集成电路有限公司，江苏无锡 214072）

1 引言

空间辐射环境中存在多种能量极高的粒子[1-2]，这些高能粒子可以很容易地穿透航天器外部的屏蔽材料，入射到内部的电子元器件中，从而产生辐射效应。辐射效应已成为导致电子元器件出现功能错误最重要的原因之一，严重降低了微电子器件的可靠性[3-4]。在恶劣的空间环境中，当辐射粒子入射到半导体材料中后，会使硅原子产生电离，在粒子的入射路径附近产生电子-空穴对。如果这些电子-空穴对在反偏PN结中被电场分离，就会在晶体管的漏极产生瞬时电流脉冲，进而在存储单元或逻辑触发器中引入错误的状态信息，产生单粒子效应；在半导体器件中，不同材料的交界处由于晶格失配、原子缺失等会引入陷阱能级，粒子辐射产生的电子-空穴对还会被这些陷阱所捕获，进而导致器件阈值电压漂移、亚阈值导通等总剂量效应。

磁阻随机存储器（MRAM）是一种通过磁场或自旋极化电流实现数据写入的新型非易失存储器，与传统存储器（SRAM、FLASH 等）相比，MRAM 在读写速度、存储密度、使用寿命和功耗等方面有着独特的优势[5-6]。此外，磁隧道结（MTJ）被证明对空间粒子辐射具有天然的免疫能力[7-8]。与FLASH 数据存储的机制不同，MRAM 是通过磁阻状态的切换来实现数据功能。因此，MRAM 摆脱了数据存储对电荷的依赖，抗辐射能力更强。此外，MRAM 在数据存储的过程中没有擦除操作，读写操作工作电压也一致，因此不需要电荷泵电路，从而降低了辐射敏感面积和功耗。……