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28nm体硅工艺组合逻辑电路单粒子瞬态脉冲宽度研究
28nm体硅工艺组合逻辑电路单粒子瞬态脉冲宽度研究
摘要：
随着集成电路技术的不断进步，集成度不断提高。在微纳米级尺寸下，集成电路面临着各种微小、微弱的干扰信号。其中一个关键问题就是单粒子效应（SPE）对电路的影响。单粒子效应主要通过引入瞬态脉冲来干扰电路的正常工作。本文研究了28nm体硅工艺下组合逻辑电路中的单粒子瞬态脉冲宽度，并针对不同电路结构进行了分析和优化。
1.引言
继续推进集成电路的微纳米技术，已经使得半导体工艺尺寸进一步趋于小型化和高密度。然而，这一进展也带来了新的挑战，即微小尺寸下的单粒子效应（SPE）。SPE是指包括自然辐射等在内的各种外部粒子或能量对器件或电路的非致命和致命影响。瞬态脉冲是其中一种非致命影响形式。在28nm体硅工艺下，本研究对组合逻辑电路中的单粒子瞬态脉冲宽度进行了详细分析和研究。
2.单粒子效应
单粒子效应是指微电子器件或电路受到来自粒子辐射的非线性影响。这些粒子可以是离子、中子、光子或其他高能粒子。当这些粒子通过器件时，会在材料中产生电子和空穴对，并导致电子设备中的过度电荷积累。这些过度电荷可以在电路中引起噪声、瞬态误码和传输损害等问题。因此，单粒子效应对于微纳米电路设计和工艺具有重要的影响。本研究重点关注单粒子瞬态脉冲宽度。
3.瞬态脉冲宽度测量方法
瞬态脉冲宽度是指单粒子通过电路引起的电压或电流的脉冲的时长。本研究采用了脉冲响应测量法来测量瞬态脉冲宽度。该方法通过在电路输入端注入单粒子脉冲，然后观察输出端的脉冲响应曲线来测量瞬态脉冲宽度。具体实验过程按照一定粒子注入速率进行，然后对脉冲响应进行统计和分析。
4.实验结果
本研究在28nm体硅工艺下，针对不同组合逻辑电路结构进行了单粒子瞬态脉冲宽度的测量和分析。实验结果显示，不同电路结构的瞬态脉冲宽度存在显著差异。对于特定的电路结构，当单粒子注入速率增加时，瞬态脉冲宽度也会增加。这是因为更高的单粒子注入速率引入了更多的能量，导致更长的电压脉冲。
5.讨论与优化
基于实验结果，我们讨论了单粒子瞬态脉冲宽度对电路性能的影响。同时，我们提出了一些优化措施来减小单粒子瞬态脉冲宽度和其对电路的影响。这些措施包括设计更复杂的屏蔽结构、优化电源电压、改变电路布局等。我们还对不同优化措施的有效性和可行性进行了探讨，并提出了一些改进方向。
6.结论
本研究通过实验和分析研究了28nm体硅工艺组合逻辑电路中的单粒子瞬态脉冲宽度。实验结果表明，不同的电路结构会导致不同的瞬态脉冲宽度。同时，我们也讨论了单粒子瞬态脉冲宽度对电路性能的影响，并提出了一些优化措施。通过这些措施，可以减小单粒子瞬态脉冲宽度，提高电路的稳定性和可靠性。随着集成电路技术的不断发展，我们对单粒子效应的理解也将进一步深入，为电路设计和工艺提供更好的指导和优化方向。
参考文献：
[1]D.Schmitt-Landsiedel,Single-EventTransientsinCombinationalCMOSLogicCircuits:AnalysisandCaptureTechniques,IEEETransactionsonNuclearScience,vol.53,no.4,pp.2214-2221,August2006.
[2]J.W.Williams,Single-EventTransientsandUpsetinCMOSDigitalSociety,IEEETransactionsonNuclearScience,vol.63,no.4,pp.1994-2003,August2016.
[3]M.Morales-Sandoval,etal.,Single-EventTransientsUtilizationandInfluenceonIntegratedCircuits-OverviewandDesignSpaceExploration,IEEETransactionsonNuclearScience,vol.65,no.8,pp.1773-1794,August2018.