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纳米级静态随机存取存储器的α粒子软错误机理研究

张战刚 叶兵 姬庆刚 郭金龙 习凯 雷志锋 黄云 彭超 何玉娟 刘杰 杜广华

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纳米级静态随机存取存储器的α粒子软错误机理研究

张战刚, 叶兵, 姬庆刚, 郭金龙, 习凯, 雷志锋, 黄云, 彭超, 何玉娟, 刘杰, 杜广华

Mechanisms of Alpha Particle Induced Soft Errors in Nanoscale Static Random Access Memories

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出版历程
  • 收稿日期:  2019-11-26
  • 上网日期:  2020-05-09

纳米级静态随机存取存储器的α粒子软错误机理研究

  • 1. 电子元器件可靠性物理及其应用技术重点实验室,工业和信息化部电子第五研究所
  • 2. 中国科学院近代物理研究所
  • 3. 中国科学院微电子研究所
  • 4. 工业和信息化部电子第五研究所
  • 5. 兰州近代物理所重离子微束
    基金项目: 国家级-国家自然科学基金(61704031)

摘要: 本文使用镅-241作为α粒子放射源,开展65 nm和90 nm静态随机存取存储器软错误机理研究,结合反向分析、TRIM和CRèME-MC蒙特卡洛仿真揭示α粒子在器件中的能量输运过程、沉积能量谱和截面特性。结果表明,65 nm器件的软错误敏感性远高于90 nm器件,未发现翻转极性。根据西藏羊八井地区4300 m海拔的实时测量软错误率、热中子敏感性和α粒子软错误率,演算得到,65 nm静态随机存取存储器在北京海平面应用的总体软错误率为429 FIT/Mb,其中α粒子的贡献占比为70.63%。基于反向分析结果构建器件三维仿真模型,研究α粒子入射角度对单粒子翻转特性的影响,发现随着入射角度从0°增大至60°,灵敏区中粒子数峰值处对应的沉积能量值减小了40%,原因为衰变α粒子的能量较低,入射角度增大导致α粒子穿过空气层和多层金属布线的厚度增大1/cos(θ)倍,引起粒子能量减小,有效LET值随之减小。随着入射角度从0°增大至60°,单粒子翻转截面增大了79%,原因为65 nm器件灵敏区中明显的单粒子翻转边缘效应。

English Abstract

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