Методы прогнозирования поведения цифровых интегральных схем при радиационных и электромагнитных воздействиях на основе аппарата нечетких функций

• Автор: Барбашов, Вячеслав Михайлович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 335 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
Глава 1. Многоуровневое иерархическое моделирование поведения цифровых ЭКБ при воздействии радиационных и электромагнитных излучений

1.1. Оценка полей ионизирующих и электромагнитных излучений, воздействующих на ЭКБ

1.1.1. Энерговыделение ионизирующих излучений и основные радиационные эффекты

1.1.2. Поля электромагнитных излучений

1.1.3. Параметры ОИН, наводимые ЭМИ на выводах ПП и ЭКБ

1.2. Структура системы расчетно-экспериментального моделирования радиационных эффектов при воздействии радиационных и электромагнитных излучений

1.2.1. Иерархия уровней модельного описания

1.2.2. Экспериментальные методы моделирования радиационных воздействий на ПП и ЭКБ

1.3. Особенности расчетного моделирования с учетом радиационных воздействий на ПП и ЭКБ на различных уровнях модельного описания
1.3.1. Физико-топологический уровень
1.3.2. Электрический уровень
1.3.3. Функционально-логический уровень
1.4. Специфика радиационного поведения цифровых ЭКБ и сравнительная оценка основных характеристик
1.5. Показатели работоспособности цифровых ЭКБ в условиях возникновения радиационных эффектов различных классов
1.6. Использование многоуровневого подхода для оценки показателей-стойкости ЭКБ на стадии разработке и производства
1.7. Краткие выводы и постановка задач
Глава 2. Функционально-логическое моделирование качества функционирования современной цифровой ЭКБ при воздействии радиационных и электромагнитных излучений
2.1. Взаимосвязь вероятностных и порядковых моделей при моделировании радиационного поведения ЭКБ на функционально-логическом уровне описания
2.1.1. Топология моделирующих сред и уровней модельного описания
2.1.2. Структура порядковых моделей цифровых ЭКБ при радиационном

воздействии. Метод модельных траекторий
2.1.3. Алгебраическая модель описания радиационного поведения ЭКБ на
функционально-логическом уровне
2.2. Автомат Брауэра
2.2.1. Автомат Брауэра комбинационных цифровых устройств
2.2.2. Последовательностный автомат Брауэра
2.2.3. Особенности прогнозирования радиационного поведения ЭКБ табличным методом
2.2.4. Особенности прогнозирования радиационного поведения ЭКБ схемно-логическим методом
2.3. Особенности прогнозирования радиационного поведения ЭКБ методом скалярных индексов сравнения
2.4. Функционально-логическое моделирование микропрограммных устройств в условиях возникновения радиационных и электромагнитных излучений
2.5. Краткие выводы
Глава 3. Методы моделирования радиационного поведения цифровой ЭКБ на
функционально-логическом уровне описания
3.1. Система параметров для оценки качества функционирования работоспособности ЭКБ
3.2. КФП для базовых логических элементов ЭКБ при различных видах воздействия
3.3. Расчет статических КФП логических элементов ЭКБ при стационарном облучении
3.4. Расчет КФП «отжига» логических элементов ЭКБ при стационарном облучении
3.5. Расчет динамических процессов в асинхронных автоматах с памятью
при стационарном облучении
3.6. Расчет КФП логических элементов ЭКБ при импульсном облучении
3.7. Пример построения КФП КМОП инвертора
3.8. Краткие выводы
Глава 4. Прогнозирование и обеспечение работоспособности цифровой ЭКБ
при воздействии радиационных излучений
4.1. Особенности построения функционально-логических моделей логических элементов и узлов ЭКБ при описании радиационных эффектов различных классов
4.1.1. Построение функционально-логических моделей логических элементов биполярных ЭКБ в условиях возникновения долговременных из-

менений статических параметров, обусловленных эффектами смещения
4.2. Построение функционально-логических моделей элементов КМОП
ЭКБ в условиях возникновения долговременных изменений статических параметров, обусловленных эффектами ионизации
4.3. Построение функционально-логических моделей элементов КМОП ЭКБ в условиях возникновения релаксационных процессов заряда
после облучения, обусловленных эффектами ионизации
4.4. Построение функционально-логических моделей элементов ЭКБ в
условиях возникновения переходных ионизационных эффектов
4.5. Построение функционально-логических моделей элементов цифро-
вых ЭКБ в условиях возникновения долговременных изменений динамических параметров
4.6. Краткие выводы
Глава 5. Расчетно-экспериментальное моделирование стойкости цифровой
ЭКБ к воздействию электромагнитных излучений современных источников
5.1. Методы определения стойкости ЭКБ к воздействию ЭМИ
5.1.1. Основные эффекты воздействия ЭМИ на ЭКБ
5.1.2. Характер повреждения и уровни стойкости ЭКБ к воздействию
наводки от ЭМИ
5.2. Особенности воздействия ОИН на ПП и ЭКБ современных
технологий
5.3. Особенности воздействия ЭМИ современных и перспективных
источников и оценка возможных наведенных сигналов
5.4. Физико-математические модели воздействия ЭМИ на типовые
ПП и ЭКБ
5.4.1. Доминирующие механизмы и модели повреждения ПП и ЭКБ
при воздействии одиночных импульсов напряжения
5.4.1.1. Первичные эффекты
5.4.1.2. Вторичные эффекты
5.4.1.3. Подпороговые и скрытые эффекты
5.4.2. Параметры и критерии стойкости ПП и ЭКБ к воздействию одиночных импульсов напряжения
5.5. Методы моделирования воздействия ЭМИ на ПП и ЭКБ
5.5.1. Моделирование на физико-топологическом уровне
5.5.2. Моделирование на электрическом уровне
5.5.3. Элекгротепловая макромодель биполярного транзистора
5.5.4. Функционально-логические модели элементов ЭКБ в условиях воздействия электромагнитного излучения

ня. Это затрудняет, с одной стороны, формализацию процедуры задания межу-ровневых связей, нарушая тем самым целостность системы сквозного моделирования, а с другой, не позволяет обеспечить необходимую достоверность моделирования [35].
Взаимная независимость моделей приводит к тому, что связь между моделями различных уровней осуществляется через вспомогательные отношения и константы. Поскольку конкретный тип иерархии и структура межуровневых связей определяется не только свойствами объекта, но и спецификой анализируемой задачи, то решение проблемы невозможно только в классе предметных моделей без привлечения формальной конструкции, отражающих логические аспекты описания анализируемой системы конкретным исследователем. Роль такой конструкции выполняет алгебраическая модель теории качества функционирования, через которую реализуется количественное сопоставление оценок, полученных из соподчиненных, в рамках фиксированной иерархии, вспомогательных критериальных отношений Ку предметных моделей Мп; разных уровней в масштабах единой истинностной шкалы.
Применительно к рассматриваемой задаче это означает, что связь между моделями "сверху-вниз" осуществляется через целевые функции [36], которые определяют взаимосвязь между критериями качества функционирования К у на различных уровнях. Эту связь можно представить в виде схемы, изображенной на рис. 1.6. При этом в качестве К у используются критерии качества функционирования, доминирующие при рассмотрении интересующих разработчика свойств электронного устройства. Глобальные критерии параметрического или вероятностного типов формируются на верхнем уровне иерархии и по мере перехода к нижним уровням конкретизируются в виде частных критериев [35 -37].
Так, критерий работоспособности цифровой ЭКБ на функциональнологическом уровне при учете эффектов смещения, дозовых и объемных ионизационных эффектов сводится к выполнению этой схемой заданной логической функции до определенного уровня флюенса, дозы и мощности дозы ИИ. При переходе к электрическому уровню этот критерий определяет целую группу частных критериев: ограничения на допустимые изменения входных токов ЭКБ, напряжений логических уровней и т.п.
В свою очередь, взаимосвязь между моделями разных уровней "снизу-вверх" определяется через агрегирующее отображение уь устанавливающее соответствие между параметрами моделей различных уровней.
С точки зрения моделирования эффектов смещения, дозовых и объемных ионизационных эффектов, связь "снизу-вверх" между физико-топологическим и электрическим уровнями описания осуществляется путем определения величины тока через заданный контакт интегрированием (которое и является в данном