Entwurfsregeln für integrierte SRAM-Speicher zur Unterdrückung von Multi-bit-Fehlern in sub-100-nrn-CMOS-TechnologIen

摘要

Moderne integrierte CMOS-Schaitun-gen zeigen eine zunehmende Empfindlichkeit gegenüber natürlicher ionisierender Strahlung. Dabei treten in Speicherelementen temporäre, nicht reproduzierbare Fehler, sogenannte Soft Errors, auf, die jedoch den Chip nicht zerstören oder schädigen. Eine Quelle dieser natürlich auftretenden ionisierenden Strahlung sind Alphateilchen aus dem natürlichen Zerfall schwerer Elemente, die in Form von minimalen Verunreinigungen in manchen der verwendeten Chip- und Gehäusematerialien zu finden sind. Eine weitere große Quelle ist die kosmische Strahlung, die im Wesentlichen durch den Sonnenwind verursacht wird. Kosmische Strahlung wird zum größten Teil durch das Erdmagnetfeld abgeschirmt, einige wenige Sekundär-Teilchen der kosmischen Strahlung wie Neutronen und Protonen treten jedoch auch auf der Erdoberfläche auf und können dort mit den Halbleiterchips reagieren. Dabei werden schwere sekundäre Ionen innerhalb des Chips gebildet. Diese ionisierenden Teilchen generieren in einem Halbleiter eine elektrische Ladung, die als Störimpuls auf Teile seiner Schaltung einwirken kann und dabei zum Beispiel die Information in einem Speicherelement verändert. Die veränderte Information verbleibt so lange in dem Speicherelement bis dieses Element neu beschrieben wird. Damit kann sich in einem komplexen System ein Fehler auch lange nach dem eigentlichen Ereignis auswirken.