Методы и средства прогнозирования радиационной стойкости микропроцессорных СБИС

• Автор: Некрасов, Павел Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 127 с. : ил.

Введение. Общая характеристика работы.

Глава 1 .Доминирующие радиационные эффекты в МП СБИС.

1.1 Доминирующие механизмы радиационных отказов МП СБИС.

1.2. Радиационные эффекты при импульсном ионизирующем воздействии.

1.3. Радиационные эффекты в МП СБИС при воздействии стационарного ионизирующего излучения.

1.4. Радиационные эффекты в МП СБИС при воздействии отдельных ядсрных частиц.

1.5. Выводы.

Глава 2.Мстоды и средства радиационных испытаний МП СБИС.

2.1. Обзор средств радиационных исследований МП СБИС.

2.1.1. Радиационные исследования с использованием МУ.

2.1.2. Радиационные исследования с использованием имитационных методов.

2.1.3 Имитация импульсного ионизирующего излучения.
2.1.4 Имитация стационарного лозового воздействия.
2.2. Обзор методов функционального контроля МП СБИС при проведении радиационных испытаний.
2.3 Обзор основных методов ФК МП СБИС при проведении радиационных испытаний.
2.3.1. Метод упрощенного ФК.
2.3.2. Метод ФК в составе реального устройства.
2.3.3. Метод псевдодинамического ФК.
2.3.4. Функциональный контроль с использованием метода формирования тестовых наборов команд.
2.3.5. Метод полного ФК.
2.3.6. Метод выборочного ФК.
2.4. Выводы. .
Глава 3. Результаты радиационных испытаний МП СБИС.
3.1 Испытания МП СБИС с использованием различных методов тестирования.
3.1.1. Испытание МП ВМ1 методом упрощенного, полного и выборочного ФК.
3.1.2. Испытание МП ВМ1 методом упрощенного ФК и в составе реального устройства.
3.1.3. Испытание МК ВЕ1У методом выборочного ФК.
3.1.4. Испытание МП ВЕ1У методом упрощенного ФК и в составе
реального устройства.
3.1.5. Испытание МП I методами упрощенного и выборочного
3.1.6. Испытание МК ВЕ5У методом упрощенного и выборочного функционального контроля.
3.2. Определение глубины тестирования для разных видов МП СБИС.
3.3. Выводы
Глава 4. Аппаратнопрограммные средства ФК МП СБИС.
4.1. Требования к устройствам функционального контроля при проведении радиационных испытаний.
4.2. Промышленные комплексы ФК СБИС.
4.2.1. Тестеры фирмы i i.
4.2.2. Тестеры фирмы ФОРМ.
4.3. Универсальное устройство для ФК МП при проведении радиационных испытаний.
4.3.1. Структура БФК МП.
4.3.2. Реализация и конструкция БФК.
4.3.3. Программное обеспечение БФК и процесса тестирования МП.
4.3.4. Алгоритм работы БФК.
4.4. Универсальная система функционального контроля на базе плат i I.
4.5. Оптимизированная структура аппаратно программного комплекса на базе аппаратуры фирмы i I 1 с использованием программного обеспечения Vi.
4.6. Выводы.
Глава 5. Методика проведения радиационных испытаний МП СБИС.
5.1. Выбор интервалов облучения МП СБИС при лотовом воздействии.
5.2. Определение корреляции функционирования микропроцессоров с дозовым изменением их параметров.
5.3 Методика функционального контроля МП СБИС.
5.3.1 Обобщенная структура и методика тестирования функциональных блоков МП СБИС.
5.3.2. Методика подготовки и проведения радиационного эксперимента МП СБИС.
5.4. Выводы.
Заключение.
Список литературы


Не обоснован выбор функциональных блоков для тестирования МП СБИС в процессе проведения радиационного эксперимента, не сформированы методики тестирования периферийных функциональных блоков, в том числе интерфейсных , , I, I и др. АЦП, ЦАП, компараторы, входящих в состав современных МП СБИС. Не обосновано определение ограничений на время функционального теста в процессе проведения функционального контроля с учетом эффектов отжига. МП СБИС с изменением параметров микросхемы. Большинство научных работ и публикаций на тему ФК МП при радиационных исследованиях не затрагивает вопросы достоверности и фактически описывает контроль параметров отдельно выбранных функциональных блоков. Кроме того, имеющаяся аппаратура ФК ориентирована в основном либо на применение в ходе производства и практически неприменима в радиационных экспериментах, либо не является универсальной. Имеющиеся на момент начала работы аппаратнопрограммные средства радиационного эксперимента не обеспечивали возможности полноценного автоматизированного управления, функционального контроля и диагностирования отказов и сбоев в активных динамических режимах работы МП в реальном времени непосредственно в процессе облучения. Таким образом, возникла необходимость структурировать методы ФК МП СБИС, определить метод достоверного оперативного ФК в процессе радиационных испытаний МП СБИС для разных видов ионизирующих излучений ИИ, разработать методику подготовки и проведения ФК микропроцессоров и микроконтроллеров, а также программноаппаратные средства для контроля работоспособности современных МП и МК в условиях радиационного воздействия. Цель диссертации разработка научно обоснованных методических и технических средств определения функциональных отказов в микросхемах микропроцессорных СБИС при исследовании их радиационной стойкости. Анализ и экспериментальные исследования доминирующих функциональных отказов микропроцессорных СБИС и их элементов при различных видах радиационных воздействий. Анализ и развитие существующих методов функционального контроля микропроцессорных СБИС, оценка эффективности каждого метода. Получение и систематизация оригинальных экспериментальных данных, устанавливающих общность радиационного поведения микропроцессорных СБИС в широких диапазонах изменения режимов работы и уровней воздействия. Выявлены, описаны и систематизированы основные закономерности и доминирующие механизмы функциональных отказов микропроцессорных СБИС и их базовых элементов при радиационном воздействии. Предложен метод Выборочного функционального контроля микропроцессоров и микроконтроллеров, позволяющий оперативно в условиях проведения радиационного эксперимента получить достоверный результат. Предложены методики тестирования функциональных блоков микропроцессорных СБИС для разных видов радиационного воздействия. Предложен метод повышения точности определения уровня функциональных сбоевотказов в зависимости от характерного поведения параметров СБИС. Разработана методика проведения радиационного эксперимента с учетом особенностей СБИС, типа установки, вида и характеристик воздействия. Практическая ценность работы заключается в разработке методических и технических средств, обеспечивающих функциональный контроль микропроцессорных СБИС при проведении радиационных исследований. Предложена структура и реализован универсальный аппаратнопрограммный комплекс, позволяющий производить полноценный функциональный контроль современных микропроцессорных СБИС на предельных частотах. Комплекс реализован на основе оборудования фирмы i I с использованием программного обеспечения Vi. Оптимизацию при подготовке эксперимента обеспечивает разработанная библиотека универсальных виртуальных приборов для параметрического и функционального контроля микропроцессорных СБИС, а также для управления радиационными установками. Предложена методика функционального контроля микропроцессорных СБИС, унизывающая вид радиационного воздействия и определяющая выбор режима облучения в зависимости от времени функционального контроля и параметров радиационной установки.