Разработка средств автоматизации моделирования импульсного радиационного воздействия на комплементарные микросхемы и экспериментальная проверка их эффективности

• Автор: Яньков, Андрей Ильич
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 145 с. : ил.

1. ОСОБЕННОСТИ МОДЕЛИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА КОМПЛЕМЕНТАРНЫЕ МИКРОСХЕМЫ В САПР ИЭТ И МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ ЕГО АДЕКВАТНОСТИ ДЛЯ СОВРЕМЕННЫХ ИЗДЕЛИЙ.

1.1. Методология оценки стойкости комплементарных микросхем в соответствии с

КГС Климат7.

1.2. Радиационные эффекты импульсного излучения в современных комплементарных микросхемах.

1.3 Анализ современных средств проектирования комплементарных микросхем

1.4 Проблемы моделирования импульсного радиационного воздействия в САПР ИЭТ. Постановка задачи.
2. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР

2.1 Методика оценки стойкости микросхем к импульсным видам воздействия

2.2 Анализ физических процессов в ри переходах современных микросхем и моделирование ионизационного тока.
2.3 анализ физических процессов в рк переходах и моделирование ионизационного тока при воздействии импульсного ИИ С УЧЕТОМ температуры
2.4 Моделирование тока ионизации в рм переходе при воздействии импульса ИИ с РАЗЛИЧНЫМИ амплитудновременными характеристиками.
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ И АЛГОРИТМИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СОВРЕМЕННЫХ КОМПЛЕМЕНТАРНЫХ МИКРОСХЕМ.
3.1 Моделирование изменения выходных параметров типовых элементов современных микросхем при воздействии импульсного излучения.
3.2 Моделирование изменения параметров типовых элементарных структур от импульсного воздействия на ФЛУ
3.3. Алгоритмическая основа моделирования импульсного воздействия.
3.3.1. Алгоритм моделирования ионизационных эффектов типовых элементов на схемотехническом уровне.
3.3.2. Алгоритм моделирования импульсного воздействия в процессе проектирования
современных микросхем на ФЛУ
4. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В САПР ИЭТ. АНАЛИЗ ИХ АДЕКВАТНОСТИ И ЭФФЕКТИВНОСТИ.
4.1. Структура программного обеспечения подсистемы моделирования импульсного воздейс твия и особенности ее РАБОТЫ
4.2. Экспериментальная оценка адекватности и эффективности разработанных средств моделирования
4.3. Внедрение, результаты моделирования и область применения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Создание высоконадежной аппаратуры научного и военного назначения привело к необходимости разработки микросхем, имеющих не только высокую степень интеграции, но и обладающих стойкостью к целому комплексу внешних воздействий, таких как, механические перегрузки, повышенная и пониженная температура среды, ионизирующее и электромагнитное излучение и т. При разработке изделий электронной техники учет внешних воздействий проводился всегда, но с течением времени изменились условия эксплуатации, в результате чего произошло изменение требования к ним. Это связано с созданием новых и совершенствованием существующих видов вооружений, организацией длительных экспедиций связанных с освоением дальнего космического пространства, что в свою очередь вызвало необходимость в пересмотре требований к аппаратуре и соответственно к самой элементной базе. Изменение уровней и параметров внешних воздействующих факторов послужило причиной для разработки нового комплекса государственных стандартов КГС Климат7. Для элементной базы двойного назначения определяющим фактором является стойкость к воздействию ионизирующего излучения ИИ. По определении , , ионизирующим излучением называется любое излучение, способное при взаимодействии с веществом прямо или косвенно создать в нем заряженные атомы и молекулыионы. Все многообразие ИИ можно классифицировать, как показано на рисунке 1. Такое разделение на виды воздействующих факторов возникло в связи с тем, что в состав радиационных факторов входят излучения, создаваемые ядерным взрывом, ядерными силовыми и энергетический установками, и излучения, существующие в космическом пространстве. Рисунок 1. В соответствии с комплексом государственных стандартов импульсное ионизирующее излучение и рентгеновское относится к факторам создаваемым ядерным взрывом, вызывающие в изделиях электронной техники ИЭТ деградацию параметров в результате поглощения доз этих излучений в процессе ионизации и структурных повреждений, а также в процессе термомеханических эффектов. Тпр время потери работоспособности ВПР интервал времени от момента потери работоспособности ИС при воздействии импульсного ИИ до полного е восстановления. В процессе воздействия импульсного ионизирующего излучения, в зависимости от мощности дозы, в ИЭТ возникают ионизационные эффекты различной величины. При малой мощности дозы ИИ возникает небольшой ионизационный ток, который не вызывает функциональных отказов. При дальнейшем увеличении мощности дозы за импульс наблюдается рост ионизационного тока, который вызывает временное переключение уровня выходного сигнала или импульсное увеличение тока с превышением установленной нормы. По истечении определенного времени работоспособность восстанавливается без внешнего вмешательства. При дальнейшем увеличении мощности воздействия может возникнуть тиристорный эффект резкое увеличение тока потребления или выходных токов, возникающее в следствие активизации четырехслойных паразитных структур, которые себя не проявляют в нормальных условиях эксплуатации, а затем и катастрофический отказ называемый предельным уровнем, когда после воздействия ИИ изделие не восстанавливает свою работоспособность. Предельный уровень работоспособности определяет стойкость изделия к воздействию импульсного ИИ 2. В соответствии с новым комплексом стандартов Климат7 оценка стойкости ИЭТ осуществляется при их проектировании, производстве и эксплуатации. Для этого разрешается использовать расчетные, расчетноэкспериментальные и экспериментальные методы оценки. На ранних стадиях проектирования оценка стойкости проводится расчетным методом. Расчетноэкспериментальный метод применяется на средних уровнях иерархии и конечном этапе проектирования, а также при создании и испытании изделий. Такой подход является актуальным в условиях мелкосерийного и неритмичного производства. При серийном производстве дополнительно проводится контроль пластин на соответствие требованиям стойкости, что гарантирует неизменность технологии и снабжение потребителя изделиями, которые с гарантией обеспечивают требуемый уровень стойкости.