[发明专利]一种基于双-双指数电流源的单粒子故障注入仿真方法

权利要求书

1.一种基于双-双指数电流源的单粒子故障注入仿真方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)单管辐射模型建立与参数提取

1.1)选定待研究的场效应晶体管特征工艺尺寸，建立MOS晶体管常态模型；

1.2)参照生产厂家给出的待研究晶体管的PDK，根据PDK中给出的实测数据和SPICE模型中给出的参数，提取待研究的晶体管工艺掺杂信息，通过调整沟道及源漏区掺杂信息，校准晶体管常态模型的常态电学特性参数；

1.3)使校准后的晶体管常态模型处于固定的最劣偏置状态下，设定入射重离子参数，执行瞬态器件仿真，记录产生的瞬态电流脉冲I_transistor(t)，按照双指数电流源方法执行拟合，并提取参数I_peak、τ₁、τ₂、(t_f-t_r)，记录参数τ₁、τ₂、(t_f-t_r)；

双指数电流源拟合参照公式(1)描述：

其中，I_peak表示峰值电流,t_r表示电流上升时间，t_f表示电流下降时间，τ₁、τ₂为电流上升时间常数与电流下降时间常数；

2)对CMOS工艺反相器电路执行器件与电路混合仿真，选取的入射离子LET值，获取单粒子瞬态脉冲电流

2.1)根据待研究CMOS电路的工艺尺寸，建立CMOS反相器，CMOS反相器中重离子轰击的晶体管采用步骤1.2)校准后的晶体管常态模型，其互补晶体管的模型采用SPICE模型；

2.2)执行器件与电路混合瞬态仿真，对每一步仿真进行监测并记录待研究CMOS电路中单管器件的单粒子瞬态电流I_inverter(t)并记录平台区电流值I_h；

2.3)根据步骤2.2)记录的单粒子瞬态电流I_inverter(t)，按照公式(2)提取平台区电流I_h(t)：

按照公式(3)所描述，针对I_h(t)进行拟合和参数提取，其中，I_peak′表示峰值电流,t_r′表示电流上升时间，t_f′表示电流下降时间，τ_1′、τ_2′为电流上升时间常数与电流下降时间常数，e表示指数；需要记录的参数为电流上升时间常数τ_1′电流下降时间常数τ_2′；

3)参数优化及单粒子故障注入

在目标电路故障注入节点插入如下形式的双-双指数电流源：

I(t)＝I_prompt(t)+I_hold(t) (4)

其中：

该双-双指数电流源模型共包含八个解析参数，其中每个双指数电流源包含四个参数，对于双指数电流源I_prompt(t)，对应的解析参数为峰值电流I_peak-p、电流上升时间常数τ₁、电流下降时间常数τ₂、电流下降时间与电流上升时间的差值(t_f-t_r)；对于I_hold(t)，对应的解析参数为峰值电流I_peak-h、电流上升时间常数τ_1′、电流下降时间常数τ_2′、电流下降时间与电流上升时间的差值(t_f′-t_r′)；

I_prompt(t)的三个时间常数电流上升时间常数：τ₁、电流下降时间常数τ₂及(t_f-t_r)是步骤1.3)中所提取的；

I_hold(t)的时间常数τ_1′、τ_2′是步骤2.3)中所提取的，I_hold(t)的(t_f′-t_r′)作为一个变量来控制故障注入的持续时间；

I_prompt(t)的峰值电流I_peak-p与I_hold(t)的峰值电流I_peak-h是通过以下步骤确定的：

3.1)设定故障注入持续时间作为I_hold(t)的时间常数(t_f′-t_r′)，为I_peak-h赋初始值；

3.2)在目标电路故障注入节点中插入单个双指数电流源I_hold(t)；

3.3)执行Spice仿真，读取瞬态电压波形；

3.4)判断电压脉冲后沿是否完全发生反转，如果否，I_peak-h值过小，按一定步长增大I_peak-h值，回到步骤3.2)；如果是，执行步骤3.5)；

3.5)判断电压是否发生过冲，如果是，I_peak-h值过大，按一定步长减小I_peak-h值，回到步骤3.2；如果否，执行步骤3.6)；

3.6)输出I_peak-h值；

3.7)为I_peak-p赋初值；

3.8)在目标电路故障注入节点中插入双-双指数电流源I(t)＝I_prompt(t)+I_hold(t)；

3.9)执行Spice仿真，读取瞬态电压波形；

3.10)判断电压脉冲前沿是否完全发生反转，如果否，I_peak-p值过小，按一定步长增大I_peak-p值，回到步骤3.8)；如果是，执行步骤3.11)；

3.11)判断电压是否发生过冲，如果是，I_peak-p值过大，按一定步长减小I_peak-p值，回到步骤3.8；如果否，执行步骤3.12)；

3.12)输出I_peak-p、I_peak-h值。