40 nm工藝SRAM型FPGA總劑量輻射效應研究

徐玉婷，孫 靜，郭俊杰，閆 華

（1.無錫中微億芯有限公司，江蘇 無錫 214072；2.中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214072）

40 nm工藝SRAM型FPGA總劑量輻射效應研究

徐玉婷1，孫 靜1，郭俊杰2，閆 華1

（1.無錫中微億芯有限公司，江蘇 無錫 214072；2.中國電子科技集團公司第五十八研究所，江蘇 無錫 214072）

對自主研發的40 nm工藝SRAM型FPGA電路的抗總劑量輻射能力進行摸底試驗和分析。試驗表明，采用普通商用40 nm工藝未做加固的FPGA電路抗總劑量輻射能力可達100 krad(Si)，說明普通商用40 nm工藝本身具有一定的抗總劑量性能。同時驗證了總劑量輻射引起的器件參數退化隨柵氧化層厚度的減薄而下降。

40 nm；FPGA；總劑量輻射；試驗

1 引言

當航天器和武器型號中所使用的電子元器件工作在電離總劑量輻射環境中時，會遭到高能粒子及光子的轟擊，其工作參數及使用壽命不可避免地會受到影響和危害，嚴重時可引起航天系統失效，甚至導致航天事故[1]。FPGA（現場可編程門陣列）由于自身集成度高、面積小、功耗低、實現功能多等特點，在航天領域應用前景廣泛。領先的抗輻射FPGA產品主要來自美國Micro semi、Xilinx、Atmel公司。而目前國內對抗輻射FPGA研究較少。因此，本文對自主研發的千萬門級FPGA電路的總劑量輻射性能進行了摸底試驗，對其總劑量效應進行了研究，為FPGA的抗輻射加固設計打下基礎。

2 器件選擇和試驗方法

隨著半導體工藝技術進入深亞微米乃至超深亞微米范圍，MOS結構的柵氧化層厚度也隨之減小。當柵氧化層厚度減小到一定程度時，總劑量輻射已無法在其中產生大量的輻射感生電荷，加上溝道電子可以通過遂穿效應進入氧化層中和部分輻射感生電荷，最終使總劑量輻射對薄柵氧化層的影響可以被忽略。……