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纳米静态随机存储器质子单粒子多位翻转角度相关性研究

罗尹虹 张凤祁 郭红霞 郭晓强 赵雯 丁李利 王园明

纳米静态随机存储器质子单粒子多位翻转角度相关性研究

罗尹虹, 张凤祁, 郭红霞, 郭晓强, 赵雯, 丁李利, 王园明
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  • 器件特征尺寸的减小带来单粒子多位翻转的急剧增加, 对现有加固技术带来了极大挑战. 针对90 nm SRAM(static random access memory, 静态随机存储器)开展了中高能质子入射角度对单粒子多位翻转影响的试验研究, 结果表明随着质子能量的增加, 单粒子多位翻转百分比和多样性增加, 质子单粒子多位翻转角度效应与质子能量相关. 采用一种快速计算质子核反应引起单粒子多位翻转的截面积分算法, 以Geant4中Binary Cascade模型作为中高能质子核反应事件发生器, 从次级粒子的能量和角度分布出发, 揭示了质子与材料核反应产生的次级粒子中, LET(linear energy transfer)最大, 射程最长的粒子优先前向发射是引起单粒子多位翻转角度相关性的根本原因. 质子能量、临界电荷的大小是影响纳米SRAM器件质子多位翻转角度相关性的关键因素. 质子能量越小, 多位翻转截面角度增强效应越大; 临界电荷的增加将增强质子多位翻转角度效应.
      通信作者: 罗尹虹, luoyinhong@nint.ac.cn
    • 基金项目: 国家科技重大专项(批准号: 2014ZX01022-301)资助的课题.
    [1]

    Giot D, Roche P, Gasiot G, Harboe-Sorensen R 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 904

    [2]

    Correas V, Saigné F, Sagnes B, Wrobel F, Boch J, Gasiot G, Roche P 2009 IEEE Trans. Nucl. Sci. 65 2050

    [3]

    Lawrence R K, Kelly A T 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 3367

    [4]

    Giot D, Roche P, Gasiot G, Autran J L, Harboe-Sorensen R 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 55 2048

    [5]

    Tipon A D, Pellish J A, Hutson J M, Baumann R, Deng X, Marshall A, Xapsos M A, Kim H S, Friendlich M R, Campola M J, Seidleck C M, Label K A, Mendenhall M H, Reed R A, Schrimpf R D, Weller R A, Black J D 2008 IEEE Trans. Nucl. Sci. 56 2880

    [6]

    Space Component Coordination Group 1995 ESA/SCC Basic Specification NO. 25100

    [7]

    Koga R, Kolaskinski W A, Osborn J V, Elder J H, Chitty R 1988 IEEE Trans. Nucl. Sci. 35 1638

    [8]

    Reed R A, Marshall P W, Kim Hak S, McNulty P J, Fodness B, Jordan T M, Reedy R, Tabbert C, Liu M S T, Heikkila W, Buchner S, Ladbury R, LaBel K A 2002 IEEE Trans. Nucl. Sci. 49 3038

    [9]

    Buchner S, Campbell A, Reed R, Fodness B, Kuboyama S 2004 IEEE Trans. Nucl. Sci. 51 3270

    [10]

    Ikedade N, Kuboyama S, Matsuda S, Handa T 2005 IEEE Trans. Nucl. Sci. 52 2200

    [11]

    He C H, Yang H L, Geng B, Chen X H, Li G Z, Liu E K, Luo J S 2000 Nuclear Electronics & Detection Technology. 20 253 (in Chinese) [贺朝会, 杨海亮, 耿斌, 陈晓华, 李国政, 刘恩科, 罗晋生 2000 核电子学与探测技术 20 253]

    [12]

    He C H, Chen X H, Li G Z 2002 Chinese Journal of Computation Physics 19 367 (in Chinese) [贺朝会, 陈晓华, 李国政 2002 计算物理 19 367]

    [13]

    Wang Y M, Chen W, Guo H X, He B P, Luo Y H, Yao Z B, Zhang F Q, Zhang K Y, Zhao W 2010 Atomic Energy Science and Technology 44 1505 (in Chinese) [王园明, 陈伟, 郭红霞, 何宝平, 罗尹虹, 姚志斌, 张凤祁, 张科营, 赵雯 2010 原子能科学技术 44 1505]

    [14]

    Wang T Q 2003 Ph. D. Dissertation (Changsha: National University of Defence Technology) (in Chinese) [王同权 2003 博士学位论文(长沙: 国防科学技术大学)]

    [15]

    Folger G, Ivanchenko V, Wellisch J 2004 The European Physical Journal A-Hadrons and Nuclei 21 407

    [16]

    Clemens M A 2012 Ph. D. Dissertation(Nashville: Vanderbilt University)

    [17]

    Warren K M, Weller R A, Sierawski B D 2007 IEEE Trans. Nucl. Sci. 54 898

    [18]

    Artola L, Velazco R, Hubert G, Duzellier S, Nuns T, Guerard B, Peronnard P, Mansour W, Pancher F, Bezerra F 2011 IEEE Trans. Nucl. Sci. 58 2644

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  • [1] 罗尹虹, 张凤祁, 郭红霞, WojtekHajdas. 基于重离子试验数据预测纳米加固静态随机存储器质子单粒子效应敏感性. 物理学报, 2020, 69(1): 018501. doi: 10.7498/aps.69.20190878
    [2] 赵雯, 郭晓强, 陈伟, 邱孟通, 罗尹虹, 王忠明, 郭红霞. 质子与金属布线层核反应对微纳级静态随机存储器单粒子效应的影响分析. 物理学报, 2015, 64(17): 178501. doi: 10.7498/aps.64.178501
    [3] 贺朝会, 耿 斌, 杨海亮, 陈晓华, 李国政, 王燕萍. 浮栅ROM器件辐射效应机理分析. 物理学报, 2003, 52(9): 2235-2238. doi: 10.7498/aps.52.2235
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    [13] 肖尧, 郭红霞, 张凤祁, 赵雯, 王燕萍, 丁李利, 范雪, 罗尹虹, 张科营. 累积剂量影响静态随机存储器单粒子效应敏感性研究. 物理学报, 2014, 63(1): 018501. doi: 10.7498/aps.63.018501
    [14] 琚安安, 郭红霞, 张凤祁, 郭维新, 欧阳晓平, 魏佳男, 罗尹虹, 钟向丽, 李波, 秦丽. 铁电存储器中高能质子引发的单粒子功能中断效应实验研究. 物理学报, 2018, 67(23): 237803. doi: 10.7498/aps.67.20181225
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    [19] 张战刚, 雷志锋, 童腾, 李晓辉, 王松林, 梁天骄, 习凯, 彭超, 何玉娟, 黄云, 恩云飞. 14 nm FinFET和65 nm平面工艺静态随机存取存储器中子单粒子翻转对比. 物理学报, 2020, 69(5): 056101. doi: 10.7498/aps.69.20191209
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-05-11
  • 修回日期:  2015-07-10
  • 刊出日期:  2015-11-05

纳米静态随机存储器质子单粒子多位翻转角度相关性研究

  • 1. 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室, 西北核技术研究所, 西安 710024
  • 通信作者: 罗尹虹, luoyinhong@nint.ac.cn
    基金项目: 

    国家科技重大专项(批准号: 2014ZX01022-301)资助的课题.

摘要: 器件特征尺寸的减小带来单粒子多位翻转的急剧增加, 对现有加固技术带来了极大挑战. 针对90 nm SRAM(static random access memory, 静态随机存储器)开展了中高能质子入射角度对单粒子多位翻转影响的试验研究, 结果表明随着质子能量的增加, 单粒子多位翻转百分比和多样性增加, 质子单粒子多位翻转角度效应与质子能量相关. 采用一种快速计算质子核反应引起单粒子多位翻转的截面积分算法, 以Geant4中Binary Cascade模型作为中高能质子核反应事件发生器, 从次级粒子的能量和角度分布出发, 揭示了质子与材料核反应产生的次级粒子中, LET(linear energy transfer)最大, 射程最长的粒子优先前向发射是引起单粒子多位翻转角度相关性的根本原因. 质子能量、临界电荷的大小是影响纳米SRAM器件质子多位翻转角度相关性的关键因素. 质子能量越小, 多位翻转截面角度增强效应越大; 临界电荷的增加将增强质子多位翻转角度效应.

English Abstract

参考文献 (18)

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