SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法技术方案

本发明专利技术提供一种SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法，包括：发射脉冲激光的脉冲激光辐射装置；设置于步进机台上的被测模块，与脉冲激光辐射装置的激光出射口相对；与被测模块连接的器件供电和信号传输采集模块，用于为被测模块提供电源，并检测被测模块的单粒子翻转效应。提供一具有SRAM存储单元的被测模块，将数据写入SRAM存储单元，待器件供电和信号传输采集模块的输出信号稳定后，将SRAM存储单元配置为保持状态；开启脉冲激光辐射装置，对被测模块进行逐点辐照；当器件供电和信号传输采集模块的输出信号改变时，检测到单粒子翻转。本发明专利技术结构简单、试验费用低，基于本发明专利技术的单粒子翻转效应的研究周期短。

Test Circuit, System and Method of Single Event Flip for SRAM Memory Unit

The invention provides a test circuit, a test system and a method for single particle turnover of SRAM storage unit, including: a pulse laser radiation device for transmitting pulsed laser; a test module set on a stepper platform, opposite to the laser output port of the pulsed laser radiation device; a device power supply and signal transmission acquisition module connected with the test module, which is used to supply power for the tested module. The single event reversal effect of the tested module is also detected. A test module with SRAM storage unit is provided, and the data is written into SRAM storage unit. When the output signal of the device power supply and signal transmission acquisition module is stabilized, the SRAM storage unit is configured to remain in state; the pulse laser radiation device is turned on to irradiate the test module point by point; when the output signal of the device power supply and signal transmission acquisition module changes, a single particle is detected. Child flip. The invention has the advantages of simple structure, low test cost, and short research period of single event reversal effect based on the invention.

【技术实现步骤摘要】
SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法
本专利技术涉及存储器的设计及测试领域，特别是涉及一种SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法。
技术介绍
静态随机存储器(SRAM)由于其读写速度快、功耗低、高集成度等优点而被广泛使用。作为飞船、卫星中必不可少的存储器之一，在数据存储方面发挥着巨大的作用。对于需要执行航天任务的卫星而言，在外层空间环境中，存在着大量的银河宇宙射线、太阳耀斑以及地磁俘获带的粒子，会对卫星上电子设备的可靠性产生不可忽视的影响，严重影响卫星的使用寿命。在众多辐射效应中，单粒子翻转效应作为主要的辐射效应而备受关注。单粒子翻转(SingleEventUpset)是指粒子穿过芯片时，沿其路径会损失能量，产生大量的空穴电子对，这些电荷通过漂移和扩散被收集，产生瞬态脉冲，使器件的逻辑状态发生翻转。SRAM存储单元是否发生单粒子翻转，取决于其翻转敏感区(截至NMOS和截至PMOS的漏极区域)临界电荷(Qmt)的大小。临界电荷的定义为，灵敏电极收集到的，可以导致器件逻辑状态翻转的最小电荷。随着集成电路向高集成度、低特征尺寸不断发展，器件的栅长、节点深度、氧化层厚度都相应的减小。可以看出，器件特征尺寸越小，临界电荷的数值也就越小，发生单粒子翻转也就越容易。单粒子效应的机理研究和抗单粒子效应的实验评估主要有模拟试验和计算机仿真两种方法。模拟试验分为飞行试验和地面试验，飞行试验是研究单粒子效应比较直观的方法，能够真实反映空间环境中单粒子效应的实际情况，但存在试验费用高、研究周期长、限制条件多、单粒子效应发生具有随机性等特点。目前国内外研究单粒子效应和进行抗单粒子效应加固验证主要是采用地面模拟试验的手段。目前高性能的数字系统、数模混合系统都需要用到SRAM作为内存，并且对于存储的容量要求随性能的提高而加大。一些大规模SOC系统中，SRAM的面积甚至芯片面积的90％。而SRAM存储单元是SRAM模块或者芯片最为核心的部分。为了减少SRAM模块的面积，一般SRAM存储单元的设计会选择在工艺设计规则(DRC)的指导下减少工艺制造的安全余量，绘制紧密的版图，但这样的设计思路必然导致，在辐射环境下，实际的存储器件相比于其他逻辑单元对于辐射更加敏感(更容易发生辐射效应)。如何设计一种测试结构简单、试验费用低、研究周期短的针对SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法，已成为本领域技术人员亟待解决的问题之一。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法，用于解决现有技术中SRAM存储单元单粒子翻转的测试结构复杂、测试步骤繁琐等问题。实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，所述SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路至少包括：SRAM存储单元及测试单元；其中，所述测试单元连接于所述SRAM存储单元的存储节点，用于检测所述SRAM存储单元中的单粒子翻转效应。可选地，所述SRAM存储单元包括4TSRAM存储单元、6TSRAM存储单元、7TSRAM存储单元或8TSRAM存储单元。可选地，所述测试单元包括振荡器及开关；所述开关连接于所述振荡器的振荡环路上，或连接于所述振荡器的输出端；所述开关的控制端连接所述SRAM存储单元的存储节点。可选地，所述振荡器包括环形振荡器。更可选地，所述开关包括PMOS管或NMOS管。实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种上述SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路的测试系统，所述测试系统至少包括：脉冲激光辐射装置、被测模块、器件供电和信号传输采集模块及步进机台；所述脉冲激光辐射装置发射脉冲激光；所述被测模块设置于所述步进机台上，与所述脉冲激光辐射装置的激光出射口相对，所述被测模块包括SRAM存储单元；所述器件供电和信号传输采集模块与所述被测模块连接，包括测试单元；所述器件供电和信号传输采集模块用于为所述SRAM存储单元提供电源，并检测所述SRAM存储单元中的单粒子翻转效应。可选地，所述测试系统还包括控制模块，所述控制模块连接所述脉冲激光辐射装置、所述器件供电和信号传输采集模块及所述步进机台，用于提供控制信号。可选地，所述测试系统还包括连接于所述器件供电和信号传输采集模块输出端的波形显示器。更可选地，所述波形显示器包括电脑、示波器或半导体参数测试仪。实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种上述测试系统的测试方法，所述测试方法至少包括：提供一具有SRAM存储单元的被测模块，将数据写入所述SRAM存储单元，待器件供电和信号传输采集模块的输出信号稳定后，将所述SRAM存储单元配置为保持状态；开启脉冲激光辐射装置，移动所述被测模块，脉冲激光对所述被测模块进行逐点辐照；当所述器件供电和信号传输采集模块的输出信号改变时，检测到单粒子翻转。可选地，当所述SRAM存储单元中未发生单粒子翻转时，所述器件供电和信号传输采集模块输出振荡信号；当所述SRAM存储单元中发生单粒子翻转时，所述器件供电和信号传输采集模块输出单一电平或无输出信号。可选地，当所述SRAM存储单元中未发生单粒子翻转时，所述器件供电和信号传输采集模块输出单一电平或无输出信号；当所述SRAM存储单元中发生单粒子翻转时，所述器件供电和信号传输采集模块输出振荡信号。可选地，检测到单粒子翻转后，基于发生单粒子翻转的辐射位置、脉冲激光的光斑大小、脉冲激光的波长及脉冲激光的功率分析SRAM存储单元的单粒子翻转敏感区域或评估单粒子能量阈值。如上所述，本专利技术的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路、测试系统及方法，具有以下有益效果：本专利技术的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路及测试系统结构简单、试验费用低，通过测试机台对SRAM阵列进行信号配置及辐照扫描，以此获得单粒子翻转的发生位置、脉冲激光的光斑大小、脉冲激光的波长及脉冲激光的功率，进而分析SRAM存储单元的单粒子翻转敏感区域及评估单粒子能量阈值，将设计好的SRAM存储单元与控制电路、选址电路和读写电路配合后，可以高效的设计SRAM模块，大大缩减研究周期。附图说明图1显示为本专利技术的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路示意图。图2显示为本专利技术的SRAM存储单元单粒子翻转的测试系统示意图。元件标号说明1SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路11SRAM存储单元12测试单元2脉冲激光辐射装置3被测模块4器件供电和信号传输采集模块5步进机台6控制模块7波形显示器具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。请参阅图1～图2。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。常见的地面模拟源有重离子、质子，放射源(锎源、α源)，脉冲激光等。在各种单粒子效应地面模拟源中，脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，其特征在于，所述SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路至少包括：SRAM存储单元及测试单元；其中，所述测试单元连接于所述SRAM存储单元的存储节点，用于检测所述SRAM存储单元中的单粒子翻转效应。

【技术特征摘要】
1.一种SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，其特征在于，所述SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路至少包括：SRAM存储单元及测试单元；其中，所述测试单元连接于所述SRAM存储单元的存储节点，用于检测所述SRAM存储单元中的单粒子翻转效应。2.根据权利要求1所述的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，其特征在于：所述SRAM存储单元包括4TSRAM存储单元、6TSRAM存储单元、7TSRAM存储单元或8TSRAM存储单元。3.根据权利要求1所述的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，其特征在于：所述测试单元包括振荡器及开关；所述开关连接于所述振荡器的振荡环路上，或连接于所述振荡器的输出端；所述开关的控制端连接所述SRAM存储单元的存储节点。4.根据权利要求3所述的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，其特征在于：所述振荡器包括环形振荡器。5.根据权利要求3所述的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路，其特征在于：所述开关包括PMOS管或NMOS管。6.一种基于权利要求1～5任意一项所述的SRAM存储单元单粒子翻转的测试电路的测试系统，其特征在于，所述测试系统至少包括：脉冲激光辐射装置、被测模块、器件供电和信号传输采集模块及步进机台；所述脉冲激光辐射装置发射脉冲激光；所述被测模块设置于所述步进机台上，与所述脉冲激光辐射装置的激光出射口相对，所述被测模块包括SRAM存储单元；所述器件供电和信号传输采集模块与所述被测模块连接，包括测试单元；所述器件供电和信号传输采集模块用于为所述SRAM存储单元提供电源，并检测所述SRAM存储单元中的单粒子翻转效应。7.根据权利要求6所述的测试系统，其特征在于：所述测...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，王硕，王本艳，柴展，葛浩，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，中国科学院大学，
类型：发明
国别省市：上海,31