مدل‌سازی حجم حساس در محاسبة سطح مقطع آسیب پرتوییSEU ناشی از پرتوهای فضایی

بوربور, سعید; فقهی, سیدامیرحسین; جعفری, حمید

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی - کاربردپرتوها

چکیده

یکی از مهم‌ترین پارامتر‌ها در محاسبة سطح مقطع آسیب SEUناشی از پرتوهای فضایی، شکل و اندازة حجم حساس سلول حافظة الکترونیکی است. تاکنون مدل‌های مختلفی برای محاسبة حجم حساس ارائه شده است، لیکن ارزیابی جامعی از میزان انطباق نتایج حاصل از به‌کارگیری این مدل‌ها با نتایج تجربی صورت نگرفته است.در این مقاله، نتایج حاصل از مدل‌هایRPP ، Tetrahedralو NestedSensitiveVolumeبرای محاسبة حجم حساس سلول حافظة الکترونیکی مقایسه می‌شود. در این محاسبات، اثر لایه‌هایفلزی و اکسیدی و همچنین اثر پهنشدگی انرژی درنظرگرفته شده است. این محاسبات با استفاده از کد مونت کارلو GEANT4 انجام شده است. نتایج مقایسة پاسخ محاسبات انجام شده و آزمایش‌های تجربی برای حافظة الکترونیکیAT60142 ، بیانگر این است که مدل RPP اختلاف زیادی با نتایج آزمایش‌های عملی دارد و مدلTetrahedral با وجود پاسخ نسبتًا قابل قبول در LETهای کم در LET های بالا همچنان اختلاف زیادی با نتایج آزمایش‌های عملی نشان می‌دهد. در نهایت مدل Nested Sensitive Volume که در تمامی LET ها پاسخ مناسبی دارد، دارای نزدیک‌ترین پاسخ به نتایج آزمایش‌های عملی است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Sensitive Volume Modeling in Calculation of Space Radiation-Induced SEU Cross Section

نویسندگان [English]

S. Boorboor
S. A. H. Feghhi
H. Jafari

چکیده [English]

Shape and size of sensitive volume are the most important parameters to model electronic devices for calculation of the SEU rate from space radiations. So far different models have been proposed for estimation of the sensitive volume. In this work, results of three models including RPP, Tetrahedral and Nested in calculation of sensitive volume have been compared with experimental result for AT60142 SRAM. GEANT4 as a Monte Carlo code has been used to calculate energy loss and energy straggling of ions with considering metallization and oxide layers. Comparisons between Monte Carlo and experimental results shows that RPP model estimates the SEU cross section with a large deviation in whole LET range, tetrahedral has good response in low LET's but don't follow experimental result for high LET particles and nested sensitive volume produce acceptable results for whole of LET range.

کلیدواژه‌ها [English]

GEANT4
Sensitive volume
SEU damage
SRAM

مراجع

[1] Jahinuzzaman, S. M., Modeling and Mitigation of Soft Errors in Nanoscale SRA Ms. (Ph. D. Thesis) University of Waterloo, Waterloo, Ontario, Canada, 2008, pp.28-89.

[2] Peterson, E. L., “Geometrical Factors on SEE Rate Calculations,” IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 44, No. 6, 1993, pp.1888-1909.

[3] Duzellier, S. and Inguimbert, C., “SEU Rate Calculation with GEANT4 (Comparison with CREME 86)”, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 51, No. 5, 2004, pp.2805-2810.

[4] Connell, L.W., Sexton, F.W. and Prinja, A. K., “Further Development of the Heavy Ion Cross Section for Single Event Upset”, Sandia National Laboratories. Albuquerque, New Mexico, 1997 .

[5] Dodd, P. E, Shaney felt, M. R and Sexton, F. W., Charge Collection and SEU from Angled Ion Strikes, Report of Sandia National Laboratories, Albuquerque, Mexico, 1997.

[6] Keating, A. and Oliveira, B., Mars Radiation Environment and Effects on EEE Components, (Ph.D. Thesis), Lisbon, 2008, pp.142-202.

[7] Streetman, B. G., Solid State Electronic Device, 4^th Edition, Prentice Hall, 1995, pp.51-90.

[8] Jasprit, S., An Introduction to Semiconductor Devices, 2^nd Edition, McGraw-Hill, 1994, pp.12-53.

[9] O., Howard, J. and Block, FL., “Distribution of Radial Energy Deposition around the Track of Energetic Charged Particles in Silicon,” Journal of Applied Physics, Vol. 75, No. 5, 1994, pp.2317-2321.

[10] Zoutendyk, J. A., Crescenta, La , Malone, C. J., Method of Measuring Field Funneling and Range Straggling in Semiconductor Charge Collection Junctions, Washingtown Dc, (United States Patent), 1987.

[11] Bertrand, and Renaud, N., Single Event Transients Characterisation of ATC18RHA ASIC Family, (Workshop) Aerospace Marketing Engineer – Processors & Radiation Aspects, 2007.

[12] Barak, J. and Akkerman, A., “Straggling and Extreme Cases in the Energy Deposition by Ions in Sub-Micron Silicon Volumes”, IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol. 52, No. 6, 2005, pp. 2175-2181.

[13] Ke-Ying, Zh., Hong-Xia, G., Yin-Hong, L., “First Principles Simulation Technique for Characterizing Single Event Effects”, Journal of Chinese Physics B, 20, No.6, 2011, pp.46-57.

[14] Geant4 Physics Reference Manual, Available, [on line]: http://geant4.web.cern.ch/geant4/, 2011, pp. 201-212

علوم و فناوری فضایی

مدل‌سازی حجم حساس در محاسبة سطح مقطع آسیب پرتوییSEU ناشی از پرتوهای فضایی

مراجع

مراجع

دوره 6، شماره 4 - شماره پیاپی 17
شماره پیاپی 17
دی 1392
صفحه 23-28

مدل‌سازی حجم حساس در محاسبة سطح مقطع آسیب پرتوییSEU ناشی از پرتوهای فضایی

مراجع

مراجع

دوره 6، شماره 4 - شماره پیاپی 17شماره پیاپی 17دی 1392صفحه 23-28

دوره 6، شماره 4 - شماره پیاپی 17
شماره پیاپی 17
دی 1392
صفحه 23-28