Exploring soft error susceptibility in FET devices via Geant4 simulation

Abstract

Nos últimos anos, houve um avanço significativo na tecnologia de dispositivos eletrônicos. No entanto, esses dispositivos são suscetíveis a Efeitos de Evento Único (SEEs), devido à interação de raios cósmicos com regiões sensíveis de circuitos, o que pode produzir erros de processamento. Portanto, é relevante conduzir estudos visando correlacionar eventos de raios cósmicos com potenciais erros de processamento causados por estes, especialmente no que diz respeito a interações entre a área sensível de um circuit e partículas específicas. Este trabalho apresenta um estudo de simulação usando o toolkit Geant4 para entender a interação de raios cósmicos com diversos nodos tecnológicos eletrônics, bem como possíveis efeitos. As simulações conduzidas foram realizadas utilizando prótons, partículas alfa, píons positivos, píons negativos, múons positivos e múons negativos. Estas partículas foram incididas com energias variando de 0,5 MeV a 100 TeV e em vários ângulos de incidência. Os resultados revelaram que partículas alfa geram o maior número de elétrons, o que é particularmente relevante nas proximidades do espaço exterior, enquanto prótons, que constituem a maior parte dos raios cósmicos, têm um impacto significativo não apenas no espaço exterior mas também sobre em órbitas baixas da Terra. Embora os múons positivos e pions tenham efeitos menores, eles são mais proeminentes em altitudes inferiores, incluindo o nível do solo. O ângulo de incidência demonstra ser importante na avaliação de SEEs, com tecnologias planares demonstrando maiores ocorrências de elétrons, enquanto FinFETs mostram potencial para a geração de corrente de inversão de bits, apesar de gerarem menos elétrons.