0 引言

    隨著數字電路工藝的不斷發展，單元器件的尺寸逐漸縮短，使得單粒子電荷共享和單粒子翻轉（Single Event Upset，SEU）等效應日益嚴重^[1-2]，增加了抗輻射加固模塊設計難度，因此需要設計者結合版圖和模塊級SRAM的電路結構，在電路面積和性能兩方面進行優化。優化后模塊級SRAM電路的單粒子效應翻轉閾值，需要通過建模和仿真來預估。現有的仿真方式主要有雙指數電流注入、分段式電流源輻射仿真等^[3]，由于兩者仿真結果差異較大，很難形成共識。因此需要提出一種共性的輻射效應仿真方法和步驟，在模塊設計完成后進行完整的輻射效應仿真，以完善現有的模塊級數字化設計流程。

    為了保證電路的抗輻射能力，抗輻射加固的模塊級電路設計流程中，需要對模塊級電路的加固設計進行評價。評價的關鍵點在于電路結構敏感點分析及電路敏感性仿真^[4-6]。模塊級SRAM電路敏感節點與其電路結構相關，通過分析其受輻照后存儲單元發生翻轉效應的內部機理，可以確定一個或多個敏感節點的位置。而模塊級SRAM電路的敏感性則需通過仿真，模擬各個節點在受到重離子輻照后的電荷收集情況，并通過引起翻轉的重離子LET值及翻轉的次數對加固設計的好壞進行預估評價。

    本文提出一種研究模塊級SRAM電路單粒子翻轉的仿真方法。首先根據模塊級SRAM電路結構，并對其敏感節點進行分析，根據分析結果，建立包含敏感節點的三維物理模型，并確定粒子樣本的入射位置。同時，進行粒子輸運與能量沉積模擬，利用包含敏感節點的三維物理模型和粒子輸運與能量沉積模擬聯合仿真的方法，進行模塊級SRAM電路單粒子翻轉的仿真研究。最后對整個模塊級SRAM電路區域進行多次單粒子事件的掃描仿真，用來估算出存儲單元電路的SEU敏感截面。

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作者信息:

彭惠薪，劉  琳，鄭宏超，于春青

(北京微電子技術研究所，北京100076)