周昕杰,殷亚楠,郭 刚,陈启明

(1.中国电子科技集团公司 第58研究所,江苏无锡 214072;2.中国原子能科学研究院 抗辐射应用技术创新中心,北京 102413)

随着航天事业的不断发展,越来越多的集成电路应用于航天器,由于空间环境恶劣,这就对电路的可靠性提出了更高的要求。空间辐射效应主要包括总剂量效应、单粒子效应及位移损伤[1]。目前,主流制程进入纳米量级后,总剂量效应对电路的影响已很小,不再是加固的重点[2],但电路受单粒子效应的影响却更加严重。当工艺减小到130 nm 以下时,出现一种新的效应,单粒子电荷共享效应(charge sharing effect),是单粒子效应加固需考虑的因素之一[3-4]。这一现象是由于高能粒子轰击半导体器件,粒子轨迹在器件内产生电离的路径轨迹直径能达到2μm 以上。在大尺寸工艺条件下,由于工艺设计规则本身就大于粒子轨迹直径,关键节点不会直接受同一粒子影响;深亚微米工艺条件下,按照设计规则,只要将关键节点之间的间距拉开,也能避免翻转错误;但纳米工艺条件下,如按常规工艺规则设计,一个粒子轨迹将覆盖多个关键敏感节点,就会发生电荷共享效应,导致多个关键节点发生电荷收集。按原有的设计思路,关键节点之间的间距拉开太大,会增加单元版图面积,严重影响性能。国内外已对纳米量级电荷共享效应导致的单粒子翻转错误开展了很多研究[5-8]。

单粒子电荷共享效应的出现,对传统的加固方法发起了严峻的挑战。如在存储器中常常使用纠错码进行纠一检二,电荷共享效应会导致多个存储单元同时出错,使纠错功能失效。……