磁阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器（MRAM）重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)研究

戈 勇，高 一，梅 博，于慶奎，孫 毅，張洪偉

（1.南京理工大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院，南京 210094； 2.航天材料及工藝研究所，北京 100076；3.中國(guó)航天宇航元器件工程中心，北京 100029）

0 引言

隨著航天技術(shù)的飛速發(fā)展，星載系統(tǒng)對(duì)信息存儲(chǔ)和處理提出越來越高的要求，高可靠、高性能的存儲(chǔ)器成為宇航系統(tǒng)核心器件之一[1]。早在20世紀(jì)70年代，磁阻式隨機(jī)存儲(chǔ)器（magneto-resistive random access memory,MRAM）的概念就已經(jīng)被提出，但直到1995年隧道磁阻（tunneling magnetoresistance,TMR）效應(yīng)被發(fā)現(xiàn)，才使得MRAM具備了實(shí)用前景[2]。MRAM 記憶狀態(tài)的保持是依靠磁矩的方向而不是電荷，這種記憶保存的非易失性使得MRAM具有非揮發(fā)性，在抗電離輻射方面具備先天的優(yōu)勢(shì)，加之MRAM存儲(chǔ)器所具有的低功耗、高密度等特點(diǎn)，使其成為宇航用存儲(chǔ)器的重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象。研究MRAM的抗輻射特性，有助于評(píng)估其空間適用性，為預(yù)測(cè)在軌輻射效應(yīng)提供依據(jù)，同時(shí)為空間系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員使用MRAM提供必要的參考。

本文利用中國(guó)原子能科學(xué)研究院HI-13串列靜電加速器對(duì)某公司生產(chǎn)的MR0A08BCYS35型MRAM存儲(chǔ)器進(jìn)行了重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)，并進(jìn)行了試驗(yàn)結(jié)果分析；使用中國(guó)航天宇航元器件工程中心（CACEC）自主研發(fā)的元器件輻射效應(yīng)在軌預(yù)計(jì)軟件Fore CAST，對(duì)該存儲(chǔ)器的在軌翻轉(zhuǎn)率進(jìn)行了預(yù)計(jì)，給出了具體的應(yīng)用建議。

1 MRAM工作原理分析

目前，主流的MRAM利用巨磁阻效應(yīng)（giant magneto-resistance,GMR）和磁性隧道結(jié)（magnetic tunnel junction,MTJ）的隧穿電阻效應(yīng)來進(jìn)行存儲(chǔ)。以MTJ為例，其元胞結(jié)構(gòu)包括自由層、隧道層和固定層3個(gè)層面（如圖1所示）。自由層的磁場(chǎng)極化方向是可以改變的，而固定層的磁場(chǎng)方向是固定不變的，在電場(chǎng)作用下，電子會(huì)隧穿絕緣層勢(shì)壘而垂直穿過器件，電流可隧穿的程度及MTJ的電阻均由2個(gè)磁性層的相對(duì)磁化方向來確定[3]。當(dāng)自由層的磁場(chǎng)方向與固定層的磁場(chǎng)方向相同時(shí)，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)低阻態(tài)“0”；當(dāng)兩者磁場(chǎng)方向相反時(shí)，存儲(chǔ)單元呈現(xiàn)高阻態(tài)“1”。MRAM器件通過檢測(cè)存儲(chǔ)單元電阻的高低來判斷所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)是“0”還是“1”。

圖1 MTJ結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Schematic diagram of MTJ structure

典型的存儲(chǔ)單元電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，一般是由1個(gè)NMOS管與MTJ單元集成在一起。NMOS管的柵極連接到存儲(chǔ)陣列的字線（word line,WL），源（漏）極通過源極線（source line,SL）與MTJ的固定層相連；而連接到MTJ自由層上的連線為存儲(chǔ)陣列的位線（bit line,BL）。在位線和源極線之間施加不同的電壓，產(chǎn)生流過磁隧道結(jié)的寫入電流（Iwrite），Iwrite可改變磁隧道結(jié)自由層的磁化方向，使隧穿電阻變化，完成“0”和“1”的存儲(chǔ)[4-5]。MRAM電路的讀取機(jī)制是電流從位線流入，并通過MTJ和MOS管輸出，電壓的大小同樣依賴于MTJ 電阻的高低，相同讀取電流下所產(chǎn)生的輸出電壓不同。根據(jù)輸出電壓就可以判斷存儲(chǔ)單元所儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)是“0”還是“1”。

圖2 MRAM工作原理示意圖Fig.2 Schematic diagram of MRAM working principle

1個(gè)MTJ和1個(gè)MOSFET（即1T1M）結(jié)構(gòu)構(gòu)成MRAM基本的存儲(chǔ)單元，眾多存儲(chǔ)單元又組成存儲(chǔ)陣列，一般的MRAM電路除存儲(chǔ)陣列之外還有相應(yīng)的外圍電路。如圖3所示，存儲(chǔ)器外圍電路主要包括靈敏放大器、譯碼電路、讀/寫控制電路等。與SRAM等存儲(chǔ)器類似，靈敏放大器主要用來對(duì)位線信號(hào)進(jìn)行放大。可見除了存儲(chǔ)陣列之外，外圍電路均可采用與傳統(tǒng)工藝兼容的CMOS電路進(jìn)行設(shè)計(jì)制造。

圖3 典型存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 Schematic diagram of MRAM memory cell

2 MRAM重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)樣品

選取MR0A08BCYS35型MRAM作為試驗(yàn)樣品，其存儲(chǔ)容量為128 kByte×8 bit，功能如圖4所示。該存儲(chǔ)器工作電壓3.0～3.6 V，數(shù)據(jù)寬度32 bit，快速讀寫周期35 ns，并且與傳統(tǒng)SRAM時(shí)序兼容，無須重新設(shè)計(jì)控制器。

試驗(yàn)樣品共2只，編號(hào)分別為16#、17#，試驗(yàn)前先進(jìn)行開帽處理，露出內(nèi)部芯片。該樣品為單片MRAM，開帽處理后可以直接進(jìn)行重離子輻照試驗(yàn)。其試驗(yàn)結(jié)果可作為疊層封裝MRAM的參考依據(jù)，即以基片抗輻射能力評(píng)估疊層封裝MRAM器件的抗輻射能力；但考慮到空間單個(gè)粒子入射可能穿透多層芯片，會(huì)導(dǎo)致多位翻轉(zhuǎn)等錯(cuò)誤，因此疊層封裝MRAM的抗單粒子能力評(píng)估需單獨(dú)進(jìn)行，本文僅論及單層封裝的MRAM器件。

圖4 MR0A08BCYS35型MRAM存儲(chǔ)器功能結(jié)構(gòu)框圖Fig.4 Schematic diagram of MRAM memory MR0A08BCYS35

2.2 試驗(yàn)測(cè)試

根據(jù)存儲(chǔ)器的讀寫時(shí)序訪問特性，利用FPGA和S689-T處理器芯片進(jìn)行控制。通過FPGA適當(dāng)調(diào)整S698-T芯片的外部I/O總線時(shí)序，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器讀寫時(shí)序的精確操作。如圖5所示，F(xiàn)PGA自定義一個(gè)可以掛載MRAM存儲(chǔ)器的總線接口ABUS，該接口為通用接口，也可以掛載其他類型存儲(chǔ)器，接口信號(hào)如表1所示。通過線性地址對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行訪問，完成讀寫功能并統(tǒng)計(jì)單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)、定位單粒子效應(yīng)發(fā)生位置。

圖5 MRAM單粒子檢測(cè)系統(tǒng)接口示意Fig.5 The external interfaces of MRAM SEE testing system

表1 ABUS接口信號(hào)說明Table 1 The portal signal of ABUS

控制FPGA內(nèi)部連接如圖6所示，S689-T處理器的I/O時(shí)序完全可滿足MRAM的接口要求，因此，在FPGA內(nèi)部只要簡(jiǎn)單地把相應(yīng)的控制線和數(shù)據(jù)線相連就可以了。另外需要設(shè)計(jì)一個(gè)片選寄存器，用來區(qū)分MRAM存儲(chǔ)器的16個(gè)片選。每個(gè)片選可以訪問的空間為128 MByte，片選寄存器的地址為(基址+0x0FFFFFFC)，設(shè)在S698-T I/O總線的最高地址位。

圖6 控制FPGA內(nèi)部連接示意圖Fig.6 Internal interfaces for controlling FPGA

存儲(chǔ)器測(cè)試一般包含如下步驟：測(cè)試存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)線；測(cè)試存儲(chǔ)器的地址線；以棋盤格的方式填充存儲(chǔ)器的所有地址空間，并讀出一一驗(yàn)證。存儲(chǔ)器的SEU測(cè)試包括靜態(tài)讀寫、靜態(tài)寫動(dòng)態(tài)讀、動(dòng)態(tài)讀寫3種方式，其中靜態(tài)讀寫是指測(cè)試之前將所有數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器，然后進(jìn)行單粒子輻照，輻照至規(guī)定注量后一次讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容，并判定和記錄發(fā)生的翻轉(zhuǎn)等錯(cuò)誤數(shù)；靜態(tài)寫動(dòng)態(tài)讀是指測(cè)試之前寫入測(cè)試數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行單粒子輻照，輻照過程中按照一定頻率不停地讀取存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)，同時(shí)判定和累計(jì)記錄翻轉(zhuǎn)等錯(cuò)誤數(shù)；動(dòng)態(tài)讀寫是指在單粒子輻照過程中，按照一定的頻率進(jìn)行循環(huán)的“寫入—讀出”操作，并在每一循環(huán)周期內(nèi)判定和累計(jì)記錄翻轉(zhuǎn)等錯(cuò)誤數(shù)。

MRAM是非易失存儲(chǔ)器，若連續(xù)2次讀取在同一位置均發(fā)生翻轉(zhuǎn)，無法區(qū)分是外圍電路翻轉(zhuǎn)還是存儲(chǔ)單元被單粒子連續(xù)打翻2次，因此SEU測(cè)試采用動(dòng)態(tài)讀寫模式，而且每次寫入后進(jìn)行多次讀取，直到連續(xù)2次讀取均發(fā)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)再進(jìn)行下一次寫入。每一個(gè)步驟都要打印測(cè)試結(jié)果，通過RS232接口輸出給上位機(jī)顯示。具體來講就是首先寫入數(shù)據(jù)，然后在離子束輻照過程中連續(xù)讀。

第1步是數(shù)據(jù)線的測(cè)試，逐位檢測(cè)數(shù)據(jù)線的每一個(gè)位。以8位的數(shù)據(jù)線為例，從0地址開始，連續(xù)向存儲(chǔ)器開始的8個(gè)單元依次寫入1,2,4,8,···,27，再?gòu)?單元依次讀取其中的值；如果讀出的值與寫入的值不符，則相應(yīng)的數(shù)據(jù)線連接不正常，需要打印出出錯(cuò)的位置，以便檢修。

第2步是地址線的測(cè)試，逐位測(cè)試每一根地址線。以27根地址線為例，連續(xù)向地址單元1,2,4,8,···,2n-1分別寫入固定值1,2,3,···,n，其中n取值范圍為1～27，再逐個(gè)讀出各地址單元的值，檢查其是否與寫入的值一致，如果不符則打印出出錯(cuò)的地址線位置。

只有上述2步測(cè)試正常通過以后，方可進(jìn)入第3步的測(cè)試。

第3步是連續(xù)向地址單元0,1,2,3,···,n依次寫入0x55,0xAA，其中n是整個(gè)空間的最后一個(gè)地址單元，再依次讀出所有的地址單元值，一一進(jìn)行比較，如果全部正確則第3步測(cè)試通過。如果中途有翻轉(zhuǎn)，則記錄下翻轉(zhuǎn)位的位置，再重新依次讀出所有的地址單元值，一一進(jìn)行比較，若之前的翻轉(zhuǎn)恢復(fù)則記錄1次瞬態(tài)翻轉(zhuǎn)，第3步測(cè)試通過；若之前的翻轉(zhuǎn)依然發(fā)生，則記錄1次SEU，并重新寫回原來的棋盤格數(shù)據(jù)，最終統(tǒng)計(jì)并打印出測(cè)試結(jié)果（翻轉(zhuǎn)次數(shù)和翻轉(zhuǎn)位置）。第3步的測(cè)試一直反復(fù)循環(huán)。

2.3 單粒子試驗(yàn)

利用中國(guó)原子能科學(xué)研究院HI-13串列靜電加速器上的F、Cl、Ge離子對(duì)MR0A08BCYS35型MRAM存儲(chǔ)器進(jìn)行單粒子輻照試驗(yàn)，離子種類、LET值、射程等參數(shù)見表2所示。選取16#、17#共2只樣品進(jìn)行單粒子翻轉(zhuǎn)和單粒子鎖定效應(yīng)試驗(yàn)。

表2 試驗(yàn)用的重離子及其特性Table 2 The heavy ion of SEE test

2.3.1 單粒子翻轉(zhuǎn)試驗(yàn)

對(duì)被測(cè)器件進(jìn)行單粒子翻轉(zhuǎn)測(cè)試時(shí)，電源電壓（VDD）為3 V。測(cè)試系統(tǒng)向被測(cè)器件提供運(yùn)行程序，使其處在工作狀態(tài)，同時(shí)還能監(jiān)測(cè)被測(cè)器件對(duì)單粒子翻轉(zhuǎn)的敏感性。器件的單粒子翻轉(zhuǎn)檢測(cè)通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片輸出與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)的方式進(jìn)行。輸入對(duì)應(yīng)的配置激勵(lì)，器件接收外部串行數(shù)據(jù)并將其分配到后端4路驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生相應(yīng)的并行控制信號(hào)；器件回收并行控制信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為串行信號(hào)后轉(zhuǎn)發(fā)，然后實(shí)時(shí)采集芯片輸出數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)：一致即認(rèn)為工作正常，沒有發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)；反之則認(rèn)為發(fā)生了單粒子翻轉(zhuǎn)，記錄單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)并通過串口發(fā)回上位機(jī)。單粒子翻轉(zhuǎn)計(jì)數(shù)達(dá)到100次，或累積注量達(dá)到1×107cm2（以先到者為準(zhǔn)），則停止輻照。

MR0A08BCYS35型MRAM的單粒子翻轉(zhuǎn)包括2種，其中一種是瞬態(tài)翻轉(zhuǎn)，即第1次讀取發(fā)現(xiàn)SEU錯(cuò)誤，第2次再讀取不發(fā)生錯(cuò)誤；另一種是連續(xù)2次讀取均發(fā)生SEU錯(cuò)誤。瞬態(tài)翻轉(zhuǎn)是由于單粒子瞬態(tài)（SET）導(dǎo)致邏輯電路產(chǎn)生的瞬態(tài)錯(cuò)誤，不會(huì)傳輸?shù)酱鎯?chǔ)節(jié)點(diǎn)對(duì)存儲(chǔ)狀態(tài)產(chǎn)生影響。考慮到在軌單粒子入射的概率遠(yuǎn)低于地面模擬試驗(yàn)時(shí)的，通過刷新等操作可以避免該類錯(cuò)誤，不會(huì)影響MRAM器件在軌的應(yīng)用，因此瞬態(tài)錯(cuò)誤在此處不再分析討論，僅作為參考數(shù)據(jù)在表3中給出。

表3 MR0A08BCYS35型MRAM單粒子效應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果Table 3 SEE result of MRAM MR0A08BCYS35

本研究試驗(yàn)數(shù)據(jù)中的SEU數(shù)統(tǒng)計(jì)的是由測(cè)試系統(tǒng)連續(xù)2次讀取均發(fā)生翻轉(zhuǎn)的錯(cuò)誤。由于試驗(yàn)所用的單粒子翻轉(zhuǎn)測(cè)試模式是通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)芯片輸出與預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對(duì)的方式進(jìn)行，所以這種翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤可能是存儲(chǔ)位錯(cuò)誤，也可能是由于地面加速器離子輻射密度高，而讀取頻率低于離子2次入射的時(shí)間差，在2次讀取之間讀寫電路再次被單粒子打翻，從而導(dǎo)致的讀寫電路的連續(xù)錯(cuò)誤。通過對(duì)MRAM存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)的分析可知，數(shù)據(jù)寫入之后，其數(shù)值取決于MTJ的磁阻狀態(tài)，單粒子入射產(chǎn)生瞬態(tài)電流不會(huì)影響MTJ的磁阻狀態(tài)，因此，MRAM的存儲(chǔ)單元不會(huì)發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)。但是，MRAM器件外圍讀寫電路采用CMOS工藝制造，進(jìn)行串行讀寫的時(shí)候，外圍讀寫電路在重離子輻照下可能產(chǎn)生單粒子翻轉(zhuǎn)，因此，本研究試驗(yàn)中統(tǒng)計(jì)的SEU數(shù)（即表3中的SEU數(shù)）應(yīng)該是外圍電路的單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)。

2.3.2 單粒子鎖定試驗(yàn)

對(duì)被測(cè)器件進(jìn)行單粒子鎖定測(cè)試時(shí)，一般選取器件的最高工作電壓。該被測(cè)器件的最高電源電壓為3.6 V。對(duì)器件進(jìn)行功能測(cè)試，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源電流并保存記錄。器件的工作電流突然大于設(shè)定值（如正常工作電流的1.5倍）且器件功能異常時(shí)，認(rèn)為器件發(fā)生單粒子鎖定；若電流增大但器件功能未發(fā)生異常，則需要手動(dòng)刷新直到電流恢復(fù)正常。器件發(fā)生單粒子鎖定時(shí)，要求系統(tǒng)能夠遠(yuǎn)程切斷器件供電電源。

2.4 試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果

MR0A08BCYS35型MRAM的單粒子效應(yīng)試驗(yàn)在常溫大氣環(huán)境下進(jìn)行，試驗(yàn)過程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)器件單粒子翻轉(zhuǎn)和工作電流，試驗(yàn)結(jié)果參見表3。

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在LET值為4.2 MeV·cm2/mg的F離子輻照下，MRAM器件未發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)；在LET值為13.1 MeV·cm2/mg的Cl離子輻照下，MRAM器件均有單粒子翻轉(zhuǎn)現(xiàn)象發(fā)生；在LET值為37.3 MeV·cm2/mg的Ge離子輻照下，MRAM器件均未發(fā)生單粒子鎖定現(xiàn)象。MRAM存儲(chǔ)單元采用NMOS管與MTJ集成工藝，物理上不存在PNPN寄生結(jié)構(gòu)，不會(huì)產(chǎn)生單粒子鎖定效應(yīng)[6-7]；但外圍讀寫電路依然采用CMOS工藝制造，存在發(fā)生單粒子鎖定的風(fēng)險(xiǎn)，因此需在設(shè)計(jì)上進(jìn)行加固[8]。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，在LET值為37.3 MeV·cm2/mg的Ge離子輻照下，MRAM器件未發(fā)生單粒子鎖定現(xiàn)象，可見其單粒子鎖定閾值大于37 MeV·cm2/mg，而其發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的LET閾值大于4.2 MeV·cm2/mg。

3 在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)估及應(yīng)用建議

由表3，在Ge離子（LET=37.3 MeV·cm2/mg）的輻照下，SEU數(shù)一共是1 768，翻轉(zhuǎn)截面為1.51×10-4cm2/器件；在Cl離子（LET=13.1 MeV·cm2/mg）的輻照下，SEU數(shù)為32，翻轉(zhuǎn)截面為1.60×10-6cm2/器件；在F離子（LET=4.2 MeV·cm2/mg）的輻照下，SEU數(shù)為0。可見當(dāng)入射重離子LET從37.3 MeV·cm2/mg下降至13.1 MeV·cm2/mg的過程中，SEU數(shù)迅速減少2個(gè)數(shù)量級(jí)；而當(dāng)重離子LET下降至4.2 MeV·cm2/mg時(shí)，不再發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)。因此，可以認(rèn)為MR0A08BCYS35型MRAM的單粒子翻轉(zhuǎn)的LET閾值大于4.2 MeV·cm2/mg；而從翻轉(zhuǎn)截面迅速減小的趨勢(shì)可以判定，在LET從13.1 MeV·cm2/mg增大到37.3 MeV·cm2/mg的過程中必然存在“拐點(diǎn)”，也即SEU數(shù)的增長(zhǎng)從“上升”趨勢(shì)轉(zhuǎn)為“平緩”趨勢(shì)，因此可以認(rèn)為L(zhǎng)ET=37.3 MeV·cm2/mg之后，MRAM的翻轉(zhuǎn)截面9.38×10-8cm2/器件即可認(rèn)為是其單粒子翻轉(zhuǎn)飽和截面。

利用中國(guó)航天宇航元器件工程中心具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的單粒子翻轉(zhuǎn)在軌預(yù)計(jì)軟件Fore CAST計(jì)算MR0A08BCYS35型MRAM的單粒子在軌翻轉(zhuǎn)率。器件的單粒子翻轉(zhuǎn)閾值取4.2 MeV·cm2/mg，飽和截面取9.38×10-8cm2/器件，選用GEO，Adams 90%最壞情況，3 mm等效Al屏蔽模型，計(jì)算獲取該MRAM的在軌翻轉(zhuǎn)率為6.0×10-4次/(器件·天)，也即4.57年翻轉(zhuǎn)1次。這里需要注意的是，該翻轉(zhuǎn)率忽略了SET的影響，在高頻應(yīng)用的時(shí)候，應(yīng)謹(jǐn)慎考慮SET在存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)間傳輸造成的影響。

存儲(chǔ)器作為存儲(chǔ)程序代碼和數(shù)據(jù)的主要器件，在航天器中有著廣泛應(yīng)用。不同類型存儲(chǔ)器在軌使用過程中的注意事項(xiàng)也不完全相同，例如，SRAM型存儲(chǔ)器需要注意信號(hào)完整性問題，以免由于輸入信號(hào)抖動(dòng)觸發(fā)內(nèi)部電路動(dòng)作，造成誤讀寫操作；FLASH器件需注意器件擦寫的時(shí)間離散性問題等。MRAM器件作為宇航應(yīng)用時(shí)，除了正常的電性能與參數(shù)指標(biāo)需要關(guān)注外，更應(yīng)該注意其單粒子翻轉(zhuǎn)效應(yīng)，并針對(duì)存儲(chǔ)區(qū)和外圍電路的不同類型的翻轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)不同的加固方式，例如，針對(duì)MRAM存儲(chǔ)器單粒子翻轉(zhuǎn)閾值較高，可通過多次讀出來判斷是否有單粒子翻轉(zhuǎn)錯(cuò)誤，也可以通過EDAC（錯(cuò)誤監(jiān)測(cè)與糾正）對(duì)于單粒子翻轉(zhuǎn)造成的誤碼進(jìn)行檢錯(cuò)和糾錯(cuò)，從而達(dá)到器件在軌可靠使用的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)MR0A08BCYS35型MRAM進(jìn)行重離子單粒子效應(yīng)試驗(yàn)，獲取了器件在Ge、Cl、F等離子輻照下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析了MRAM的抗單粒子輻射能力。存儲(chǔ)單元部分MTJ具有天然的抗輻射特性，但是MRAM中CMOS外圍電路易受輻射效應(yīng)影響。因此MRAM與SRAM等存儲(chǔ)器不同，由于主要是外圍電路易受影響，其抗單粒子能力無法通過EDAC等方法進(jìn)行加固，但存儲(chǔ)單元不會(huì)受單粒子輻射影響，完全可以通過定時(shí)刷新等軟件加固方法進(jìn)行加固，進(jìn)而在節(jié)省硬件開銷的情況下實(shí)現(xiàn)抗單粒子加固。此外，也可以針對(duì)外圍CMOS電路的特殊性，進(jìn)行設(shè)計(jì)加固，從而達(dá)到整體提升MRAM抗單粒子輻射能力的目的。