电子器件的电离辐射效应：从存储器到图像传感器

　　本书完整地涵盖了现代半导体的电离辐射效应，深入探讨了抗辐射加固技术。首先介绍辐射效应的重要背景知识、物理机制、仿真辐射输运的蒙特卡罗技术和电子器件的辐射效应。重点阐述以下内容：商用数字集成电路的辐射效应，包括微处理器、易失性存储器（SRAM和DRAMD和闪存；数字电路、现场可编程门阵列（FPGA）和混合模拟电路中的软错误效应、总剂量效应、位移损伤效应和设计加固解决方案；纤维光学和成像器件（包括CMOS图像传感器和电荷耦合器件CCD）的辐射效应。本书可给予刚进入本领域的研究人员指导，供电路设计者、系统设计者和可靠性工程师学习，也可以作为资深科学家和工程师的参考书。还可以作为该领域本科生、硕士生、博士生和教师学习或教授电子器件电离辐射效应基础知识的参考书。

　　马尔塔·巴吉安（Marta Bagatin），毕业于意大利帕多瓦大学，2006年获得电子工程专业学士学位，2010年获得信息科学与技术专业博士学位。她目前作为博士后，就职于意大利帕多瓦大学信息工程系。她的研究兴趣主要是电子器件的辐射效应和可靠性，特别关注非易失半导体存储器。在辐射效应和可靠性领域，Marta 以第一作者或共同作者身份在国际期刊上发表论文约40篇，在国际会议上发表论文约50篇，撰写过两部专著的部分章节。她还经常作为核与空间辐射效应会议（NSREC）以及器件与系统的辐射效应会议（RADECS）等国际会议的委员，也是诸多学术期刊的审稿人。

第1章 电子器件辐射效应介绍
1.1 引言
1.2 辐射效应
1.2.1 空间
1.2.2 地球环境
1.2.3 人造辐射
1.3 电离总剂量效应
1.3.1 金属-氧化物-半导体场效应晶体管（MOSFET）
1.3.2 双极器件
1.4 位移损伤
1.5 单粒子效应
1.6 小结
参考文献
第2章 辐射效应的蒙特卡罗仿真
2.1 引言
2.2 蒙特卡罗方法简史
2.3 蒙特卡罗方法的定义
2.4 蒙特卡罗方法模拟半导体器件辐射效应的研究
2.4.1 单粒子效应
2.4.2 总剂量效应
2.4.3 位移损伤剂量效应
2.5 辐射输运的蒙特卡罗仿真
2.5.1 蒙特卡罗方法辐射输运和相互作用的定义
2.5.2 需要考虑的粒子和相互作用
2.5.3 电子输运：简史和截止能量
2.5.4 方差减小技术
2.5.5 辐射输运蒙特卡罗仿真应用总结
2.6 蒙特卡罗工具示例
2.6.1 蒙特卡罗N粒子输运码
2.6.2 Geant
2.6.3 FLUKA
2.6.4 粒子和重离子输运码系统（PHITS）
2.7 小结
参考文献
第3章 10nm级CMOS工艺制程SRAM多翻转的完整指南
3.1 引言
3.2 实验装置
3.2.1 计数多翻转的测试算法的重要性
3.2.2 测试设施
3.2.3 测试器件
3.3 实验结果
3.3.1 MCU与辐射源的关系
3.3.2 MCU和阱工艺的关系：三阱的采用
3.3.3 MCU与重离子实验中入射角的关系
3.3.4 MCU与工艺特征尺寸的关系
3.3.5 MCU与设计的关系：阱接触密度
3.3.6 MCU与电源电压的关系
3.3.7 MCU与温度的关系
3.3.8 MCU与位单元架构的关系
3.3.9 MCU与测试位置（LANSCE和TRIUMF）的关系
3.3.10 MCU与衬底的关系：体硅和绝缘体上硅
3.3.11 MCU与测试数据的关系
3.4 MCU发生的3D TCAD建模
3.4.1 有三阱工艺中的双极效应
3.4.2 针对先进工艺优化敏感区域
3.5 一般性结论：影响MCU敏感度因素的排序
3.5.1 SEE敏感区域版图
附录3A
参考文献
第4章 动态随机存取存储器中的辐射效应
4.1 引言
4.2 动态随机存储器基础
4.2.1 工作原理
4.2.2 动态随机存储器的类型
4.3 辐照效应
4.3.1 单粒子效应（SEE）
4.3.2 总剂量效应
4.4 小结
参考文献
第5章 闪存中的辐射效应
5.1 引言
5.2 浮栅技术
5.3 浮栅单元的辐照效应
5.3.1 总剂量辐照引起的位错误
5.3.2 单粒子效应引起的位错误
5.4 外围电路中的辐照效应
5.4.1 电离总剂量效应
5.4.2 单粒子效应
5.5 小结
参考文献
第6章 微处理器的辐射效应
6.1 引言
6.1.1 软错误机制与作用电路
6.1.2 章节概述与结构
6.2 微处理器结构
6.2.1 流水线、随机状态和结构状态
6.2.2 时钟分布和I/O
6.2.3 SoC电路
6.3 微处理器常见辐射效应
6.4 微处理器中的单粒子效应
6.4.1 缓存中的单粒子效应
6.4.2 寄存器中的单粒子效应
6.4.3 流水线和执行单元中的单粒子效应
6.4.4 频率相关性
6.4.5 温度效应
6.5 专题讨论
6.5.1 SEE测试中的激励源设计
6.5.2 利用最敏感组件探测SEE
6.5.3 片上网络和通信
6.5.4 微处理器中的多位翻转（MBU）和角度效应
6.5.5 加固微处理器的辐射响应行为
6.5.6 复杂系统的测试
6.5.7 评估系统响应
6.6 小结
参考文献
第7章 锁存器和触发器的软错误加固设计
7.1 引言
7.1.1 未加固的锁存器和触发器
7.1.2 单粒子翻转的机制
7.1.3 工艺加固
7.2 锁存器和触发器的软错误电路加固设计技术
7.2.1 电路冗余技术
7.2.2 时间冗余技术
7.2.3 综合加固策略
7.2.4 延迟单元电路
7.2.5 分类和比较
7.3 电路级加固分析技术
7.3.1 电路仿真建模
7.3.2 多节点电荷收集（MNCC）的加固技术
7.4 小结
参考文献
第8章 利用三模冗余电路保证SRAM型FPGA加固效果
8.1 引言
8.2 FPGA中单粒子翻转（SEU）和多单元翻转（MCU）数据概述
8.3 受TMR保护的FPGA电路
8.3.1 电路设计问题
8.3.2 条件约束问题
8.3.3 电路结构问题
8.4 跨域错误（DCE）
8.4.1 测试方法和设置
8.4.2 错误注入和加速器测试结果
8.4.3 结果与讨论
8.4.4 DCE的概率
8.5 SBU与MCU的探测及设计难题
8.5.1 相关工作
8.5.2 STARC概述
8.5.3 案例研究：面积约束下优化可靠性
8.6 小结
参考文献
第9章 模拟与混合信号集成电路的单粒子加固技术
9.1 引言
9.2 电荷收集减少
9.2.1 衬底工程
9.2.2 版图加固技术
9.3 临界电荷减少
9.3.1 冗余技术
9.3.2 平均技术（模拟冗余技术）
9.3.3 电阻去耦技