[发明专利]一种SRAM器件单粒子闭锁效应测试系统及方法有效

专利信息
申请号: 201310132454.X 申请日: 2013-04-16
公开(公告)号: CN103165192A 公开(公告)日: 2013-06-19
发明(设计)人: 姚志斌;张凤祁;郭红霞;何宝平;罗尹虹;赵雯;丁李利;王艳萍;肖尧;王园明;张科营;王伟 申请(专利权)人: 西北核技术研究所
主分类号: G11C29/08 分类号: G11C29/08
代理公司: 西安智邦专利商标代理有限公司 61211 代理人: 王少文
地址: 71002*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 一种 sram 器件 粒子 闭锁 效应 测试 系统 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种异步随机存储器(SRAM)器件测试系统及方法,尤其涉及一种SRAM器件单粒子闭锁效应测试系统及方法。

背景技术

在空间卫星控制系统中,SRAM器件作为重要的数据存储介质得到了大量的使用,但空间中的质子及重粒子会导致SRAM器件产生单粒子翻转及单粒子闭锁效应,使得控制系统紊乱,成为影响航天器寿命及可靠性的主要因素。因此开展星用SRAM器件单粒子效应的地面模拟,获取SRAM器件的单粒子翻转截面及闭锁截面就成为评估SRAM器件抗单粒子能力的主要工作。

单粒子闭锁(Single Event Latch,SEL)是一种出现在PNPN半导体结构中的低阻抗大电流现象。由于CMOS器件固有的P+NPN+四层结构,构成了寄生的可控硅。如图1(a)所示P+型源区(或漏区)、N型阱和P型衬底形成纵向的PNP晶体管;N型阱,P型衬底和N+型源区(或漏区)形成横向的NPN晶体管。这两个寄生的晶体管交互连接每个晶体管的收集极电流反馈到另一个晶体管的基极,构成正反馈回路(图1(b))。正常情况下,PNPN结构的中间结反偏,其余两个结正偏,寄生的可控硅结构处于高阻关断状态。但当高能粒子(重离子或质子)穿过pnpn结构,在其中沉积能量,产生电子空穴对,使得两个晶体管中的任何一个导通,都会在正反馈的作用下,使得回路中的电流急骤增大,导致局部温度过高,从而导致器件烧毁。一但器件进入闭锁状态,只有通过及时断开电源或把电源电压降低到维持闭锁的电压以下,才能恢复正常状态。

目前国内外主要利用及时断开电源的方法来防止单粒子闭锁所导致的器件烧毁,在单粒子闭锁截面的测试中也大多利用这种方法,在检测到器件电源电流发生突变并超过设计的电流阈值时,及时关断电源,并在指定的时间内对器件重新加电,在测试过程中统计电源断电次数,从而获取器件的单粒子闭锁截面。但对于SRAM器件来说,断电会使得其内部的填充数据丢失,使得无法在获取单粒子闭锁截面的同时,准确地获取单粒子翻转截面。要想两个参数都能准确获取,就必须经过多次的重复实验,使得实验周期长,很难适应当前国内单粒子效应实验设备及机时紧张的现状。因此建立新的SRAM器件单粒子闭锁效应测试方法就成为SRAM器件单粒子效应地面实验模拟需要解决的一个关键问题。

发明内容

为了解决背景技术所存在的技术问题,本发明提出了一种SRAM器件单粒子闭锁效应测试系统及方法,可实现单粒子闭锁效应测试系统及翻转测试系统的相互协调、闭锁保护时间及稳压电容的选取、实现电源电流的高速精确采集、实现上位计算机对下位控制器的实时控制。

本发明采用的技术方案如下:

1.一种SRAM器件单粒子闭锁效应测试系统,包括上位计算机、下位控制器、SEU测试电路、电流测试电路、闭锁保护电路及电源模块;

其特征在于:

所述下位控制器用于接收上位计算机的测试命令,返回当前时刻的电流值及闭锁保护次数;向电流阈值存储器中写入电流阈值;在器件产生单粒子闭锁效应时响应中断,进行闭锁次数的统计,并向SEU测试电路提供闭锁保护标志信号;读取电流测量的实际结果。

所述SEU测试电路向被测器件发送SRAM控制信号及地址,并接收被测器件中的存储单元数据;

所述电流测试电路包括电流保护开关、差分放大电路及模数转换电路ADC及测试电阻R;所述差分放大电路并联在测试电阻R的两端,其采集的电源电流数据经模数转换电路ADC后送入转换结果存储模块;

所述闭锁保护电路包括转换结果存储模块、电流阀值存储器、比较器;所述比较器对转换结果存储模块及电流阈值存储器的存储数据进行比较,所述比较器将比较结果分别送入下位控制器作为中断信号及送入电流保护开关作为电源电压切换信号;

所述电源模块依次通过电流保护开关和测试电阻R向被测器件供电,可提供器件正常工作电压及数据保持电压两类电压;

2.根据权利要求1所述的一种SRAM器件单粒子闭锁效应测试系统,其特征在于:所述上位计算机与下位控制器通过RS422或RS232总线通讯。

3.一种SRAM器件单粒子闭锁效应测试方法,其特征在于:包括以下步骤:

1】上位计算机通过串口向下位控制器发送测试设置命令;

2】上位计算机向下位控制器下达测试启动命令;

3】下位控制器循环读取数转换电路所采集的电源电流数据;

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