А. А. КИСЕЛЕВА

Научный руководитель – А. А. КРАСНЮК, к. т.н., доцент

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»,

НИИСИ РАН

СРАВНИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КМОП И КНИ КМОП ЯЧЕЕК ПАМЯТИ ДЛЯ РАДИАЦИОННО-СТОЙКИХ ПРИЛОЖЕНИЙ

Вопросы обеспечения сбоеустойчивости и стойкости СБИС к одиночным и локальным радиационным эффектам, в частности к воздействию высокоэнергетичных отдельных ядерных частиц (ОЯЧ), являются актуальными на данный момент при проектировании бортовой аппаратуры авиационного, космического и промышленного назначения.

Представляют интерес сравнительные исследования возможностей объемных КМОП и КНИ КМОП технологий при проектировании встроенных СОЗУ для радиационно-стойких приложений [1]. Были спроектированы тестовые 6-транзисторные ячейки памяти и ячейки класса DICE, выполненные по двум технологиям: КНИ КМОП с проектными нормами 0,25 мкм и объемный КМОП с проектными нормами 0,18 мкм. Эскизы топологии ячеек представлены на рис. 1.

C:\Users\Киселёва\Desktop\Results\Results\1.bmp.jpg C:\Users\Киселёва\Desktop\Results\Results\5.bmp.jpg C:\Users\Киселёва\Desktop\Results\Results\2.bmp.jpg C:\Users\Киселёва\Desktop\Results\Results\4.bmp.jpg

а) б) в) г)

Рис. 1. Эскизы топологии, выполненные: а) 6T по проектным нормам 0,18 мкм, б) 6T по проектным нормам 0,25 мкм, в) DICE по проектным нормам 0,18 мкм, г) DICE по проектным нормам 0,25 мкм

В ячейках памяти, выполненных по объемной КМОП технологии, используются конструктивно-топологические средства для защиты от тиристорного эффекта – охранные кольца. КНИ технология обеспечивает полное исключение тиристорного эффекта. Основные параметры, полученные при моделировании ячеек памяти, приведены в таблице 1. Параметры ячеек памяти определены при температуре +25°C, для КНИ КМОП технологии Uпит = 2.5 В, для объемного КМОП Uпит = 1.8 В.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Таблица 1. Сравнительные характеристики ячеек памяти.

Тип ячейки памяти

6T КМОП с охранными кольцами

6T КМОП КНИ

DICE КМОП с охранными кольцами

DICE КМОП КНИ

Размеры ячейки, мкм2

3,10x

5,935

3,92

x5,62

5,89

x6,66

7,84

x5,23

Площадь, мкм2

18,3985

22,0304

39,2274

41,0032

Относительная величина площади

1

1,2

2,13

2,23

Статический ток потребления, пА

13,2

9,3

25,9

18,2

Время переключения ячейки, пс

123

137

60

73

Сравнительное быстродействие

1

1,11

0,49

0,59

Запас по помехоустойчивости, В

0,505

0,650

0,575

0,750

Относительная помехоустойчивость*

0,28

0,26

0,32

0,3

Помехоустойчивость ячеек памяти определялась по методу SNM (Static Noise Margin). В таблице 1 определены: запас по помехоустойчивости и относительная помехоустойчивость* - отношение стороны квадрата (SNM) к напряжению питания для выбранной технологии.

Полученные результаты позволяют оценить топологические затраты при проектировании встроенных приложений для статических ЗУ. Показано, что применение конструктивных мер по защите от воздействия ОЯЧ для СОЗУ, изготавливаемого по технологии объемного кремния соответствует топологическим затратам для КМОП КНИ СОЗУ при лучшем быстродействии.

Список литературы

1.  , , СФ-блок троированного процессорного ядра для систем на кристалле// Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2013». Научно-технический сборник, Вып. 16. М.:НИЯУ МИФИ, 2013. С.143.