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随着微电子技术的不断发展,半导体器件制造工艺越来越先进,器件集成度更高,功耗更小,性能更强大,但同时带来先进工艺半导体器件中的单粒子效应(Single Event Effect,SEE)越来越严重,一定程度上限制了这些器件的发展和使用。地面加速器模拟实验是研究单粒子效应的一种重要方法,近代物理所材料研究中心利用兰州重离子加速器提供的丰富离子类型,开展了对静态随机存储器(Static Random Access Memory,SRAM)单粒子效应的深入研究,取得了丰硕的成果。 基于单粒子效应实验工作的需求,我们设计了一种SRAM单粒子效应检测方法,并研制了相关检测系统。该检测系统目前支持测试的SRAM性能为:最高工作频率100 MHz,数据总线8/16/32 bits可选,地址总线最高24 bits,地址范围可任意选择,具有多种控制信号线,可调参数广泛。通过主子板分离结构,针对不同的器件封装类型,设计相应的承载子板,可测试的SRAM器件种类多样。同时,检测系统设计具有温度和电流监控功能,使其可以安全的工作在大气环境与真空环境中,提高了系统的工作可靠性。支持检测的单粒子效应有:单粒子翻转、多位翻转和单粒子锁定。该检测系统已在兰州重离子加速器束流辐照终端上进行了七次实验,获得了丰富的实验数据。通过实验,验证了该检测系统的有效性和可靠性。该系统的设计与实现,为开展SRAM单粒子效应的研究提供了重要的检测平台,并为以后开展更复杂器件单粒子效应的研究提供了实验经验和技术基础。 同时,通过对ISSI公司带有ECC(Error Correcting Code,错误纠正编码)加固模块SRAM的12C束单粒子效应辐照实验,对于先进工艺SRAM中常采用的位交错结构和ECC模块相结合的方法进行了研究和对比验证,结果显示了ECC模块对于加固SRAM的有效性,但同时也显示了某些失效性。经过深入分析,发现了这是由于(12,8)汉明码对于同时存在于一个码字中的两个SBUs(Single Bit Upsets,单粒子翻转)所表现出的失效性。为后续开展的关于先进工艺SRAM中MBUs(Multiple-Bit Upsets,多位翻转)缓解方法的研究提供了实验指导和理论基础。 此外,论文也开展了NAND Flash单粒子效应检测方法的研究,提出了初步的检测方案。