Блокирование импульсов помех С-элементом в КМОП двухфазных цепях при воздействии одиночных ионизирующих частиц

   Приводятся результаты моделирования средствами TCAD импульсных помех, возникающих при воздействии одиночных ионизирующих частиц на элементы цепочки из двухфазных КМОП-инверторов с C-элементом на двухвходовом инверторе с третьим состоянием. Импульсная помеха на одном из входов C-элемента блокируется, и он хранит последнее выходное логическое состояние на емкости выходного узла. Элементы выполнены по объемной КМОП 65 нм технологии. Анализируются переходные процессы при сборе заряда с треков, направленных по нормали к поверхности кристалла, с точками входа трека как в стоковые области транзисторов, так и на расстоянии 0.3–0.65 мкм от них. При точках входа трека в стоки транзистора помеха возникает только на одном выходе двухфазного инвертора и может влиять только на один вход следующего инвертора или C-элемента. C-элемент переходит в высоко резистивное состояние на выходе независимо от завершенности переходных процессов от помех в цепочке инверторов. Длительность хранения составляет 10–20 нс. Задержка переключения C-элемента 25–40 пс.

1. Muller D. E., Bartky W. S. A theory of asynchronous circuits // Proceedings of International Symposium on the theory of switching, Cambridg, M. A.: Harvard Univ. Press, 1959. P. 204–243.

2. Baker R. J. CMOS circuit design, layout, and simulation (IEEE Press Series on Microelectronic Systems). – Hoboken, New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2010. P. 351.

3. Hao P., Chen S., Huang P., Chen J., Liang B. A novel SET mitigation technique for clock distribution networks // IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. 2018. V. 18. P. 1–8.

4. Ramamurthy C., Gujja A., Vashishtha V., Chellappa S., Clark L.T. Muller C-element self-corrected triple modular redundant logic with multithreading and low power modes // in IEEE Xplore (Conference Section, RADECS-2017), e-book, 2019. P. 184–187.

5. Katunin Yu. V., Stenin V. Ya. Noise immunity of a 28-nm two-phase CMOS combinational logic to transient effects of single nuclear particles // Russian Microelectronics. 2015. V. 44. № 4. P. 255–262.

6. Стенин В. Я. Моделирование импульсных помех в двухфазных КМОП инверторах при сборе заряда с трека ионизирующей частицы / В. Я. Стенин, Ю. В. Катунин // Вестник НИЯУ МИФИ. – 2019. – Т. 8. – № 3. – С. 274–282.

7. Garg R., Khatri S. P. Analysis and design of resilient VLSI circuits: mitigating soft errors and process variations. New York: Springer, 2010. P. 194–205.

8. Soft errors in modern electronic systems / Editor M. Nicolaidis. New York: Springer, 2011. P. 35–37.