تحلیل محاسباتی نقش پروتونهای کم‌انرژی در وقوع به‌هم‌ریختگیهای تک‌حادثه‌ای بر یک حافظه SRAM با تکنولوژی 65 نانومتری CMOS

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا

2 عضو هیئت علمی

چکیده

در این تحقیق به تحلیل محاسباتی نوعی از اثرات پرتو بر قطعات الکترونیک تحت عنوان به‌هم‌ریختگیهای تک‌حادثه‌ای (SEU) با استفاده از کد Geant4 پرداخته شد و نتایج با مقادیر گزارش شده در یک کار تجربی مشابه و یک کار شبیه‌سازی با کد مونت‌کارلوی CRÈME-MC مقایسه گردید. به‌هم‌ریختگیهای تک‌حادثه‌ای رخدادهای رایجی هستند که به طور ناگهانی و با تغییر حالت منطقی قطعه (تبدیل 0 به 1 یا بالعکس) موجب اختلال در عملکرد آن می‌شوند. در شبیه‌سازیهای انجام شده سطح مقطع به‌هم‌ریختگی ناشی از پروتونهای کمتر از MeV 10 برای یک حافظه SRAM با تکنولوژی 65 نانومتری CMOS به دست آمد و میزان اثربخشی ذرات و نیز سازوکار ایجاد به‌هم‌ریختگی تجزیه و تحلیل شد. نتیجه تحلیلها نشان دادند بیشترین میزان به‌هم‌ریختگی ناشی از پروتونهای با انرژی کمتر از MeV 1 تحت سازوکار یونش مستقیم و در نتیجه قرارگیری طیف پروتونهایی درون حجم حساس است که بیشترین توان ایستانندگی را دارند. همچنین نتایج محاسبات نشان دادند در انرژیهای بین MeV 2 تا MeV 10 پروتون فرودی، سیلیکونهای پس‌زده ناشی از پراکندگی کشسان پروتونها درون حجم حساس در وقوع به‌هم‌ریختگی نقش غالب دارند و سهم پروتونها و سایر ذرات تولید شده در لایه‌های قبل از حجم حساس در مقایسه با سیلیکون پس‌زده ناچیز است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Computational Analysis on the Role of Low Energy Proton-Induced Single Event Upset in a 65 nm CMOS SRAM

نویسندگان [English]

  • masume soleimaninia 1
  • null null 2
1 PhD student
چکیده [English]

This investigation is a computational analysis of one category of radiation effects on electronic devices, known as single event upset (SEU) with Geant4 toolkit. The results are compared with similar experimental work and a simulation study which is performed by CRÈME-MC Monte Carlo simulation code. Single event upsets are the most common events which abruptly change the logic state of device (1 to 0 or vice versa) and cause disturbance in their performance. In the simulations, low energy protons (< 10 MeV)-induced SEU cross sections in a 65 nm CMOS SRAM were calculated and various particles effectivenesses and physical mechanisms inducing upsets were studied. The analysis of the results showed that most of the upsets occur due to incident protons with energies of less than 1 MeV under the mechanism of direct ionization. This is due to the fact that protons entering the sensitive volume have the maximum stopping power. This study also revealed that for protons with energies between 2 and 10 MeV, recoiled silicon atoms has a dominant role in SEU while other particles produced in preceding layers have a negligible effect comparing to the recoiled silicon produced inside the sensitive volume.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Computational Analysis
  • Single Event Upset
  • Low Energy Protons
  • 65 nm CMOS SRAM
  • Geant4