[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

摘要

本发明涉及一种基于双‑双指数电流源的单粒子故障注入仿真方法，包括1)单管辐射模型建立与参数提取；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；3)在目标电路故障注入节点插入如下形式的双‑双指数电流源的步骤，考虑电路实际的负载情况，通过增加一个双指数电流源来增加仿真精度，在保证注入脉冲波形正确的前提下提高注入电荷总量的准确度，解决了传统故障注入方法在瞬态电流注入时参数提取复杂、高估注入电荷总量、非常耗时的技术问题。

主权项

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Itransistor(t)，按照双指数电流源方法执行拟合，并提取参数Ipeak、τ1、τ2、(tf‑tr)，记录参数τ1、τ2、(tf‑tr)；双指数电流源拟合参照公式(1)描述：其中，Ipeak表示峰值电流,tr表示电流上升时间，tf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Iinverter(t)并记录平台区电流值Ih；2.3)根据步骤2.2)记录的单粒子瞬态电流Iinverter(t)，按照公式(2)提取平台区电流Ih(t)：按照公式(3)所描述，针对Ih(t)进行拟合和参数提取，其中，Ipeak′表示峰值电流,tr′表示电流上升时间，tf′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，e表示指数；需要记录的参数为电流上升时间常数τ1′电流下降时间常数τ2′；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)＝Iprompt(t)+Ihold(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Iprompt(t)，对应的解析参数为峰值电流Ipeak‑p、电流上升时间常数τ1、电流下降时间常数τ2、电流上升时间与电流下降时间的差值(tf‑tr)；对于Ihold(t)，对应的解析参数为峰值电流Ipeak‑h、电流上升时间常数τ1′、电流下降时间常数τ2′、电流上升时间与电流下降时间的差值(tf′‑tr′)；Iprompt(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(tf‑tr)是步骤1.3)中所提取的；Ihold(t)的时间常数τ1′、τ2′是步骤2.3)中所提取的，Ihold(t)的(tf′‑tr′)作为一个变量来控制故障注入的持续时间；Iprompt(t)的峰值电流Ipeak‑p与Ihold(t)的峰值电流Ipeak‑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Ihold(t)的时间常数(tf′‑tr′)，为Ipeak‑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Ihold(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，Ipeak‑h值过小，按一定步长增大Ipeak‑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，Ipeak‑h值过大，按一定步长减小Ipeak‑h值，回到步骤3.2；如果否，执行步骤3.6)；3.6)输出Ipeak‑h值；3.7)为Ipeak‑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)＝Iprompt(t)+Ihold(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，Ipeak‑p值过小，按一定步长增大Ipeak‑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，Ipeak‑p值过大，按一定步长减小Ipeak‑p值，回到步骤3.8；如果否，执行步骤3.12)；3.12)输出Ipeak‑p、Ipeak‑h值。