第1章 绪论 1
1.1 抗辐射集成电路技术发展概况 1
1.2 抗辐射集成电路技术的发展方向 5
1.2.1 SOI技术 5
1.2.2 抗辐射设计技术 6
1.2.3 新材料、新结构 6
1.3 本书的章节安排 7
第2章 辐射环境 8
2.1 空间环境 8
2.1.1 内辐射带 8
2.1.2 槽形辐射带 9
2.1.3 外辐射带和准俘获区 9
2.1.4 地磁尾区和低高度区 9
2.1.5 银河宇宙射线 9
2.1.6 太阳耀斑 9
2.2 核爆炸辐射环境 10
2.2.1 大气层外爆炸 10
2.2.2 大气层内爆炸 11
2.3 核动力辐射 12
第3章 辐射效应 13
3.1 总剂量辐射效应 13
3.2 中子辐射效应 14
3.3 瞬时辐射效应 15
3.4 单粒子效应 16
3.4.1 单粒子瞬变效应和单粒子翻转效应 16
3.4.2 单粒子闩锁效应 18
3.4.3 单粒子功能中断 19
3.4.4 单粒子烧毁效应和单粒子栅穿效应 19
3.5 剂量增强效应 19
3.6 低剂量率效应 20
第4章 抗辐射双极集成电路设计 21
4.1 双极集成电路的制造工艺 21
4.2 双极集成电路的晶体管 26
4.3 双极集成电路的二极管 32
4.4 集成电路中的无源元件 34
4.5 双极晶体管的辐射效应 42
4.5.1 中子辐射对双极晶体管特性的影响 42
4.5.2 γ射线或X射线的瞬时辐射效应 45
4.6 结构及工艺加固技术 46
4.6.1 减薄基区宽度 46
4.6.2 优化集电区参数 47
4.6.3 优化金属化材料 47
4.6.4 表面钝化技术 47
4.6.5 预先增加基区复合 48
4.7 电路设计加固技术 48
4.7.1 中子注量加固 48
4.7.2 对瞬时辐射加固技术 49
4.8 双极数字电路 50
4.9 双极模拟电路 50
4.9.1 运算放大器 50
4.9.2 比较器 53
4.9.3 稳压电源 54
第5章 抗辐射MOS集成电路设计 56
5.1 MOS集成电路的基本制造工艺 56
5.2 材料及工艺加固技术 61
5.2.1 单晶硅材料 62
5.2.2 外延层材料 64
5.2.3 SOS和SOI材料 66
5.2.4 SOI CMOS电路特点 69
5.2.5 SOI CMOS工艺加固技术 78
5.3 电路设计加固技术 80
5.3.1 电路结构加固技术 80
5.3.2 版图设计加固技术 88
第6章 微处理器加固技术 92
6.1 PDSOI 80C51微控制器的系统架构 93
6.1.1 PDSOI 80C51微控制器的CPU结构 93
6.1.2 PDSOI 80C51微控制器的存储器结构 95
6.1.3 PDSOI 80C51微控制器的特殊功能寄存器结构 96
6.1.4 PDSOI 80C51微控制器的I/O端口结构 97
6.1.5 PDSOI 80C51微控制器的定时器／计数器结构 98
6.1.6 PDSOI 80C51微控制器的中断系统结构 98
6.2 PDSOI 80C51微控制器的工作方式 100
6.2.1 复位工作方式 100
6.2.2 节电工作方式 100
6.2.3 程序执行方式 101
6.3 PDSOI 80C51微控制器的工作时序 101
6.3.1 指令的取指／执行时序 101
6.3.2 访问片外ROM/RAM的指令时序 102
6.4 PDSOI 80C51微控制器的指令系统 104
6.5 PDSOI 80C51微控制器的电路设计 106
6.5.1 输入输出端口的电路设计 106
6.5.2 定时器／计数器2的电路设计 109
6.6 PDSOI 80C51微控制器电路的加固设计 112
6.6.1 PDSOI 80C51微控制器电路设计 112
6.6.2 PDSOI 80C51微控制器的版图设计 113
6.6.3 PDSOI 80C51微控制器的测试及可靠性试验 113
第7章 存储器加固技术 116
7.1 静态随机存取存储器 116
7.1.1 SRAM的基本结构 116
7.1.2 SRAM的性能和时序 117
7.1.3 SRAM的读写操作 118
7.1.4 字线位线的结构优化 121
7.1.5 存储单元的参数优化 122
7.1.6 灵敏放大器 125
7.1.7 时序以及控制信号的处理 127
7.2 抗辐射SOI CMOS静态随机存储器 128
7.2.1 抗辐射SOS CMOS SRAM 128
7.2.2 抗辐射SOI CMOS SRAM 128
7.3 DRAM 136
7.3.1 DRAM的基本结构 137
7.3.2 DRAM中的软失效 137
7.4 PROM 139
7.4.1 熔丝型PROM 139
7.4.2 结破坏型PROM 142
第8章 FPGA加固技术 143
8.1 FPGA的类型 143
8.1.1 基于反熔丝结构的FPGA 143
8.1.2 基于SRAM结构的FPGA 145
8.1.3 基于Flash结构的FPGA 146
8.1.4 兼有SRAM块和反熔丝逻辑的FPGA 146
8.2 基于反熔丝结构的FPGA中的辐射效应及加固措施 147
8.2.1 辐射效应 147
8.2.2 工艺加固措施 147
8.2.3 电路设计加固措施 147
8.3 基于SRAM结构的FPGA中的辐射效应及加固措施 148
8.3.1 辐射效应 148
8.3.2 工艺加固措施 148
8.3.3 电路设计加固措施 149
第9章 模型参数 153
9.1 模型参数的分类 153
9.1.1 器件模型 153
9.1.2 互连模型 155
9.2 提取模型参数的数据获取 156
9.3 MOS模型参数提取 157
9.3.1 BSIM SOI模型 157
9.3.2 与总剂量辐射相关的模型参数 159
9.3.3 与抗单粒子辐射相关的模型 160
9.4 BJT模型 164
第10章 集成电路抗辐射性能评估 167
10.1 抗总剂量辐射性能 168
10.1.1 试验系统 168
10.1.2 测试方法 170
10.1.3 测试内容 174
10.2 抗单粒子辐射性能 174
10.2.1 试验系统 174
10.2.2 试验方法 176
10.2.3 测试内容 181
10.3 抗瞬时辐射性能 182
10.3.1 剂量率感应锁定 182
10.3.2 数字微电路的剂量率感应翻转 188
10.3.3 线性微电路的剂量率感应翻转 192
10.4 抗中子辐射性 193
10.4.1 试验系统 194
10.4.2 试验方法 194
10.4.3 测试内容 195
词汇表 196
参考文献 200