扬州大学;扬州扬福科技有限公司曹荣幸获国家专利权
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龙图腾网获悉扬州大学;扬州扬福科技有限公司申请的专利一种SRAM型FPGA的辐射效应仿真方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116306428B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310283439.9,技术领域涉及:G06F30/34;该发明授权一种SRAM型FPGA的辐射效应仿真方法是由曹荣幸;刘艳;薛玉雄;田佳玉;翟建青;蒋煜琪;曾祥华;刘洋;李红霞;韩丹;郑澍设计研发完成,并于2023-03-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种SRAM型FPGA的辐射效应仿真方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种SRAM型FPGA的辐射效应仿真方法,采用器件级建模仿真和电路级建模仿真相结合的方式,可以实现FPGA总剂量效应和单粒子效应协合作用的模拟仿真,分析多种辐射效应对FPGA工作状态的影响,解决了加速器资源有限、辐照粒子能量不易调节、经济成本高的问题,有助于掌握器件内部微观参数变化和揭示损伤机理,可以实现对器件辐射损伤敏感性评价,为开展FPGA抗辐射评价和加固设计提供技术支撑,具有经济、便捷等特点,可以用于器件抗辐照能力的评价中,有助于提高器件在航天工程应用中可靠性。
本发明授权一种SRAM型FPGA的辐射效应仿真方法在权利要求书中公布了:1.一种SRAM型FPGA的辐射效应仿真方法,其特征在于,包括如下步骤: 步骤1:根据FPGA中核心单元MOS器件的尺寸结构和工艺参数,通过半导体器件仿真平台TCAD对所述MOS器件进行三维建模,得到MOS器件的三维结构模型,并使用三维模型网格划分工具对所述三维结构模型进行网格划分,生成网格化的器件结构; 步骤2:对网格化的器件结构进行TCAD器件仿真,得出MOS器件的转移、输出特性曲线,再对比同样工艺的MOS器件产品手册中的相应电学特性曲线,优化校准器件的沟道层厚度、势垒层厚度、栅漏间距、P型栅掺杂浓度或势垒层组分工艺参数,最终使TCAD器件仿真结果和器件产品手册中的相应电学特性曲线相符; 步骤3:根据步骤2中优化后的模型为基础,加入总剂量效应仿真模块,定义器件氧化层陷阱电荷密度和界面态电荷的密度,对MOS器件进行总剂量效应仿真,得到器件在不同辐照剂量下的电学特性退化情况;然后将退化后的转移、输出特性曲线数据导入器件提参软件,提取TCAD器件受总剂量辐照后的SPICE参数; 步骤4:在步骤3构建的总剂量效应仿真模型中加入单粒子效应仿真模块,定义入射离子的入射角度、入射深度、径迹半径、电荷生成脉冲特征与峰值时间参数,对MOS器件进行单粒子效应仿真,得到不同位置的单粒子漏极瞬态电流值; 步骤5:利用电路级仿真工具HSPICE编写电路网表文件,构建FPGA关键模块CLB的等效电路,在电路网表文件中将调用的MOS参数替换为步骤3提取的SPICE参数,实现FPGA总剂量效应的电路级建模仿真; 步骤6:将步骤4中得到的不同位置的单粒子漏极瞬态电流值通过双指数模型进行拟合,得到其上升时间常数和下降时间常数,然后在步骤5建立的等效电路中,以外加电流源的形式作为故障注入在SRAM存储单元的关态MOS管漏极,实现FPGA单粒子效应的电路级仿真; 步骤7:根据步骤5和步骤6中仿真得到的不同节点的输出电压,分析总剂量效应和单粒子效应对FPGA工作状态的影响。
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