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Flash存儲器單粒子效應測試研究綜述

2020年電子技術應用第7期

黃姣英，王樂群，高成

北京航空航天大學，北京100191

摘要： 隨著Flash存儲器在航天系統中的大量應用，其單粒子效應評價至關重要。首先綜述了Flash存儲器單粒子效應研究進展，總結出在重離子輻照實驗中常見單粒子效應及其故障原因，包括由存儲單元故障和外圍電路故障造成的單粒子翻轉、單粒子功能中斷和單粒子閉鎖。隨后，歸納出常見單粒子效應的測試區分方法、測試算法和測試流程，為相關測試實驗研究提供參考。

關鍵詞： Flash存儲器單粒子效應測試方法輻照實驗

中圖分類號： TN307
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200210
中文引用格式： 黃姣英，王樂群，高成. Flash存儲器單粒子效應測試研究綜述[J].電子技術應用，2020，46(7)：44-48，52.
英文引用格式： Huang Jiaoying，Wang Lequn，Gao Cheng. Review of single event effects testing research for flash memories[J]. Application of Electronic Technique，2020，46(7)：44-48，52.

Review of single event effects testing research for flash memories

Huang Jiaoying，Wang Lequn，Gao Cheng

Beihang University，Beijing 100191，China

Abstract： There has been increased importance for single event effects characterization of flash memories because of their wide application in space systems. This paper firstly summarizes the single event effects research progress as well as common single event effects during ion beams irradiation experiments of flash memories. These effects caused by both floating gate array and peripheral circuitry include single event upsets, single event functional interrupt and single event latch-up. Then we sum up the identification approaches, testing algorithms and testing procedures of common single event effects. This paper offers a reference for single event effects testing experiments of flash memories.

Key words : flash memories；single event effects；testing approach；irradiation experiment

0 引言

空間環境中存在的一些高能粒子(包括質子、中子、重離子和α粒子等)會對航天航空系統中半導體器件造成輻射損傷，威脅著航天器的安全。空間輻射效應主要分為三類：總劑量效應、位移損傷效應和單粒子效應。當單個高能粒子入射到半導體器件中，與器件的靈敏區域相互作用產生的電子-空穴對被器件收集所引發的器件功能異?；蛘咂骷p壞就是單粒子效應，包括單粒子翻轉、單粒子閉鎖、單粒子功能中斷和單粒子瞬態等。隨著半導體器件的特征尺寸不斷縮小，單粒子效應越來越顯著，并已經成為影響宇航電子系統正常工作的主要因素。

Flash存儲器的基本單元是基于浮柵工藝的MOS管，它有兩個柵：一個控制柵和一個位于溝道和控制柵之間的浮柵。按照Flash內部架構以及技術實現特點，可以將其分為NOR型和NAND型。NOR Flash各單元間是并聯的，它傳輸效率高，讀取速度快，具有片上執行功能，作為重要的程序和FPGA位流存儲器，大量應用于各型號航天系統。NAND型Flash各存儲單元間是串聯的，它比NOR架構有更高的位密度，每位的成本更低。NAND Flash的非易失性、低功耗、低成本、低重量等特性也使其在航天系統中得到了應用。故對Flash存儲器的單粒子效應評價至關重要。

地面高能粒子模擬實驗是目前單粒子效應研究中最常用的實驗方法，它能較好地反映器件的輻射特性，常用的地面模擬源有粒子加速器提供的重離子束或質子束、252Cf裂片模擬源、14MeV中子源等，本文討論的內容都是針對重離子輻照實驗開展的。目前國內單粒子效應試驗均依據QJ10005標準開展，但標準中沒有給出具體效應的測試方法，傳統測試方法中缺失了對器件存儲區與外圍電路的效應區分和不同影響考慮，故本文對國內外Flash存儲器單粒子效應實驗中常見效應及其測試區分方法進行綜述，總結分析測試流程，為相關測試實驗研究提供參考。

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作者信息:

黃姣英，王樂群，高成

(北京航空航天大學，北京100191)

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