SPICE Simulation of CMOS Circuits Behavior for Extreme Ambient Applications Using “Electro-Thermo-Rad” models

 
Kharitonov I.A. (National Research University Higher School of Economics)
 
Abstract - Using published MOSFETs characteristic degradation after TID irradiation in various thermal ambient parameters of “electro-thermo-rad” SPICE models were defined. Two examples were considered: radiation hardened 2 µm CMOS technology of Sandia National Laboratory and 130 nm CMOS technology. Models were verified using SRAM sell simulation (for 2 µm technology) and voltage reference, ring oscillator and logic gates circuit (for 130 nm technology). For the cases when elevated temperature results to enhanced interface traps generation in MOSFET oxides, the paper presents quantitative estimates for the increased degradation of mentioned circuits characteristics under the mentioned external conditions. The importance of account for combined temperature and total dose influence on CMOS circuit is shown.

Keywords - CAD systems, CMOS, ambient temperature, total ionizing dose, threshold voltage, mobility, oxide charge, interface states, SPICE models, electro-thermo-rad model, SRAM cell, ring oscillator, NAND circuit, radiation hardness.

SPICE моделирование КМОП ИС для экстремальных применений с помощью компактных «электро-термо-рад» моделей

 
Харитонов И.А. (Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики», г. Москва)
 
Аннотация - Описаны «электро-термо-рад» модели стойких МОП транзисторов и примеры их использования для SPICE моделирование КМОП ИС с учетом совместного влияния факторов температуры и полученной дозы излучения

Ключевые слова - САПР, КМОП ИС, полученная доза, температура, дырочный заряд, заряд поверхностных состояний, пороговое напряжение, подвижность носителей, SPICE моделирование, электро-термо-рад модель, ячейки памяти, источник опорного напряжения, кольцевой генератор, логические вентили