一种针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法通过建立被重离子入射的晶体管的器件模型、求解半导体器件数值计算模型方程以获取器件模型的I-V特性曲线、开展器件模型的I-V特性校准、对半导体器件数值计算模型添加重离子导致的单粒子效应物理模型、通过数值计算获取不同栅宽晶体管在不同重离子LET值和不同漏极偏置下的漏极瞬态电流随时间的变化曲线；根据变化曲线建立晶体管单粒子瞬态特性数据库、利用电路仿真程序的Verilog-A模块完成晶体管单粒子瞬态特性数据库与电路模型之间的数据交换等步骤实现单粒子瞬态效应注入，较好地改进了器件/电路混合仿真耗时长和收敛难的问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及抗辐照加固微电子学和固体电子学中瞬态辐照
，尤其涉及。
技术介绍
当集成电路应用于空间环境时，空间高能离子会入射电路并与电路中的半导体材料发生电离作用产生电子-空穴对，电子-空穴对被电路节点收集后导致电路功能受到影响，由于这种效应是单个粒子作用的结果，因此称为单粒子效应。单粒子瞬态(Single Event Transients, SET)是单粒子效应软错误的一种，因单个高能粒子入射电路的敏感节点并在节点处产生瞬态脉冲而得名。单粒子瞬态脉冲产生于组合逻辑电路和模拟电路并沿着电路传播，被后续存储单元俘获后使存储单元的逻辑状态发生改变，严重时会导致电路系统功能紊乱。由于单粒子瞬态被俘获的概率随时钟频率的升高而增大，随着半导体特征工艺尺寸的缩减和集成电路工作频率的提高，单粒子瞬态逐渐成为星载微电子芯片单粒子效应软错误的主体，对航天器运行可靠性产生严重威胁。预估芯片的单粒子瞬态软错误是指导芯片加固和验证加固有效性的重要途径，快速准确地注入单粒子瞬态是预估的首要条件。鉴于高频电路受单粒子瞬态影响严重，高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法的研究很有价值。目前单粒子瞬态效应注入方法主要有:地面模拟实验能实现单粒子瞬态的准确注入，但是实验成本高、耗时长，无法研究单粒子瞬态在电路中的传播规律。此外，受国内重离子源的限制，实验的束流时间无法保证。专利申请号200910089598.5，名称“一种CMOS电路单粒子瞬态的建模方法”，在该方法中注入电路节点的单粒子瞬态电流是预先定义好的电流波形，未考虑电路响应对波形的影响，在高频电路中电流波形的误差大。IEEE Transactions on Nuclear Science, “Estimation of single eventtransient voltage pulses in VLSI circuits from heavy-1on-1nduced transientcurrents measured in a single M0SFET”, 2007,针对反相器提出了一种基于作图的注入方法，该方法精度较差，无法与现有EDA工具集成，更重要的是不适用于高频电路的单粒子瞬态效应注入。Chinese Journal of Semiconductor, “Coupled SET pulse injection in acircuit simulator in ultra-deep submicron technology”, 2008,提出超深亚微米工艺下的单粒子瞬态耦合注入方法，该方法编程复杂且未考虑器件模型参数和单粒子效应物理模型参数对瞬态电流的影响。器件/电路混合模拟法针对被重离子入射的器件建立器件模型，电路的其它部分采用电路模型，对被入射器件执行单粒子效应数值计算，由于该方法考虑到被入射器件和周围电路的耦合效应，所以能获取准确的电流波形，但是器件级和电路级的混合仿真耗时长、收敛难，限制了该方法在大规模电路中的应用。综上所述，利用现有单粒子瞬态效应注入方法研究高频大规模电路的单粒子瞬态效应规律在准确度、计算效率和可执行性方面存在诸多问题。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的是，针对器件/电路混合模拟法结果准确但耗时长和收敛难的特点，将器件/电路混合模拟法中添加SET效应的器件模型用单粒子瞬态特性数据库代替，利用Veril0g-A(针对模拟电路编写的硬件描述语言)模块对数据库的调用来实现器件与电路之间的耦合过程，方法编程简单，在保证SET注入准确性的前提下克服了器件/电路混合模拟法耗时长和收敛难的缺点，建立了。本专利技术的技术解决方案是:，包括以下步骤:A建立被重离子入射的晶体管的器件模型；B求解半导体器件数值计算模型方程以获取器件模型的1-V特性曲线；C开展器件模型的1-V特性校准；D对半导体器件数值计算模型添加重离子导致的单粒子效应物理模型；E通过数值计算获取不同栅宽晶体管在不同重离子LET值和不同漏极偏置下的漏极瞬态电流随时间的变化曲线；F根据变化曲线建立晶体管单粒子瞬态特性数据库；G]利用电路仿真程序的Verilog-A模块完成晶体管单粒子瞬态特性数据库与电路模型之间的数据交换，实现单粒子瞬态效应注入。上述步骤A中器件模型包括材料组分、几何结构和掺杂参数。上述步骤B中半导体数值计算模型方程包括:泊松方程、漂移扩散方程以及载流子连续方程，依次如下所示: 权利要求1.，其特征在于:该方法包括以下步骤: A建立被重离子入射的晶体管的器件模型； B求解半导体器件数值计算模型方程以获取器件模型的1-V特性曲线； C开展器件模型的1-V特性校准； D对半导体器件数值计算模型添加重离子导致的单粒子效应物理模型； E通过数值计算获取不同栅宽晶体管在不同重离子LET值和不同漏极偏置下的漏极瞬态电流随时间的变化曲线； F根据变化曲线建立晶体管单粒子瞬态特性数据库； G]利用电路仿真程序的Verilog-A模块完成晶体管单粒子瞬态特性数据库与电路模型之间的数据交换，实现单粒子瞬态效应注入。2.根据权利要求1所述针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于:所述步骤A中器件模型包括材料组分、几何结构和掺杂参数。3.根据权利要求1所述针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于:所述步骤B中半导体数值计算模型方程包括:泊松方程、漂移扩散方程以及载流子连续方程，依次如下所示:4.根据权利要求1所述针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于:所述步骤C中1-V特性校准是指调整器件模型参数使器件模型的1-V特性与代工厂提供的Spice集约模型相符合；其中1-V特性包括晶体管转移特性曲线和输出特性曲线。5.根据权利要求1所述针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于:所述步骤D中对半导体器件数值计算模型添加重离子导致的单粒子效应物理模型；即将物理模型添加到漂移扩散方程的载流子的产生项Gn和Gp中，单粒子效应物理模型如下所示:G(l, w, t) =Glet(I) XR(W，I) XT(t) 其中: G(l,w, t)为重离子导致的载流子产生率； Glet(I)为线性能量传输的载流子产生密度； R(w, I)为载流子的空间分布函数； T(t)为载流子的时间分布函数。6.根据权利要求1所述针对高频电路的单`粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于:所述步骤F的具体步骤如下: 将不同栅宽晶体管在不同重离子LET值和不同漏极偏置下的漏极瞬态电流随时间的变化曲线的数据提取，建立以晶体管栅宽、重离子LET值、漏极偏压和时间为自变量，漏极瞬态电流为因变量的离散函数，借此表征晶体管的瞬态特性，这里将该离散函数取名晶体管单粒子瞬态特性数据库； 所述单粒子瞬态特性数据库所包含的参数有:晶体管栅宽、重离子LET值、晶体管漏极偏压、时间和单粒子瞬态电流。7.根据权利要求1所述针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于:所述步骤G的具体步骤如下: 将被研究电路用电路仿真程序语言进行描述，在被重离子入射晶体管的漏极引入Verilog-A模块，Verilog-A模块读取被重离子入射的晶体管栅宽W、重离子LET值、晶体管当前漏极偏压Vd本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种针对高频电路的单粒子瞬态效应注入仿真方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：A】建立被重离子入射的晶体管的器件模型；B】求解半导体器件数值计算模型方程以获取器件模型的I?V特性曲线；C】开展器件模型的I?V特性校准；D】对半导体器件数值计算模型添加重离子导致的单粒子效应物理模型；E】通过数值计算获取不同栅宽晶体管在不同重离子LET值和不同漏极偏置下的漏极瞬态电流随时间的变化曲线；F】根据变化曲线建立晶体管单粒子瞬态特性数据库；G】利用电路仿真程序的Verilog?A模块完成晶体管单粒子瞬态特性数据库与电路模型之间的数据交换，实现单粒子瞬态效应注入。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭红霞，赵雯，罗尹虹，张凤祁，王燕萍，王忠明，王园明，张科营，肖尧，王伟，
申请(专利权)人：西北核技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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