Прогнозирование эффектов функциональных сбоев в микросхемах запоминающих устройств на структурах "кремний-на-сапфире" при импульсных ионизирующих воздействиях

• Автор: Киргизова, Анастасия Владиславовна
• Шифр специальности: 05.27.01, 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Введение. Общая характеристика работы

Диссертация направлена на решение научнотехнической задачи прогнозирования эффектов функциональных сбоев в микросхемах запоминающих устройств на структурах кремнийнасапфире при импульсных ионизирующих воздействиях с предельными уровнями до 3едс, имеющей существенное значение для создания новых и совершенствования существующих радиационностойких элементов и устройств систем управления военного, космического и другого специального назначения, повышения их функциональных и эксплуатационных характеристик, а также эффективности применения.

Актуальность

В связи с этим в первом поколении радиационно-стойких САУ для сохранения данных, необходимых для восстановления вычислительного процесса после ИИВ, использовались специальные ЗУ на основе цилиндрических тонких магнитных пленок или электромеханические по типу магнитофона. При этом основные массивы ОЗУ были реализованы на радиационно-стойких ОЗУ серий 1 или . Дальнейшее использование магнитных и электромеханических специальных ЗУ было неприемлемо из-за их неудовлетворительных объемномассовых характеристик и быстродействия. В этой ситуации принципиально новые возможности для реализации БЦВМ предоставила технология КМОП КНС, обеспечивающая существенно более высокий уровень стойкости к ИИВ по сравнению с ранее освоенными технологиями. В настоящее время на основе БИС КМОП КНС построены УВК САУ наиболее перспективных изделий РКТ -ЗМУ2 и ЗКЗО. Работоспособность первого контура позволяет использовать в приборах второго контура микросхемы, допускающие сбои при ИИВ. При этом они должны обеспечивать достаточно быстрое (около 1 мс) время восстановления после внешних воздействий [3,4]. Основное требование, предъявляемое к подсистемам третьего уровня, - сохранить при радиационном воздействии возможность восстановления работоспособности, для чего, в частности, может применяться кратковременное отключение питания по командам подсистем первого и второго уровней. КМОП БИС общевоенного исполнения (микропроцессора ВМЗ, ОЗУ 7РУ и других с применением системных мер защиты от ИИВ). Следует отметить, что степень интеграции КМОП КНС БИС существенно ниже, чем у объемных КМОП БИС. Реализация микросхем серий Б и Б в бескорпусном исполнении на алюминиевом полнимидном носителе с компоновкой их в микросборки позволяет обеспечить требуемые объемно-массовые характеристики БЦВМ. Таким образом, использование дифференцированного подхода к требуемым уровням радиационной стойкости элементной базы подсистем разного уровня упрощает на начальном этапе проектирования решение задачи выбора необходимого состава микросхем, позволяет повысить надежность, снизить энергопотребление, габариты и массу бортовой аппаратуры, уменьшить ее стоимость [3, 4, , , , ). Анализ тенденций развитая и объема мирового рынка микроэлектроники показывает приоритетность развития сегмента запоминающих устройств (см. По прогнозным оценкам [] объем финансирования мирового рынка БИС ЗУ к г. ЭКБ. Микросхемы запоминающих устройств являются важнейшими компонентами в составе УВК. Анализ структуры заявок на разработку и применение микросхем основных функциональных групп (см. БИС ЗУ составляет пятую часть всех заявленных для использования типов микросхем. По количеству корпусов доля применимости ЗУ еще выше, так как каждый модуль памяти в аппаратуре использует большое количество однотипных изделий (в отличие, например от микропроцессоров или аналоговых схем). Рис. Рис. В многочисленных публикациях [4-6. БИС ЗУ в составе систем 1 уровня (с требованиями по сбое-устойчивости в диапазоне ИИВ м. В настоящее время, как уже отмечалось, единственной отечественной промышленно освоенной разновидностью КНИ-технологии для построения КМОП БИС ЗУ является «кремний на сапфире» - КНС. В таблице 1 приведены технические характеристики и данные по спецстойкости отечественных КНС БИС ОЗУ, разработанных до начала работы над диссертацией. Таблица 1. Характеристики отечественных КМОП КНС БИС СОЗУ, разработанных до г. Уровень сбоеустойчивости, СД. С. Уровень катастрофического отказа, ед. БРУ1-2 1Кх1 Сапфир 0 ю. БРУ2-2 4Кх1 Сапфир 0 0 ю. Примечание: * - опытные образцы. Как видно из таблицы 1, микросхемы СОЗУ серии , разработанные в период до г. ИИВ не в полной мере удовлетворяют требованиям, предъявляемым к элементной базе современных УВК и САУ. Однако специфика КМОП КНС БИС ЗУ для УВК САУ РКТ заключается в том, что требования по сбоеустойчивости предъявлялись в качестве наиболее приоритетных, даже в ущерб информационной емкости и другим важнейшим параметрам. Поэтому в качестве рубежных достижений отечественных КМОП КНС БИС ОЗУ, созданных до г. ОЗУ, разработанные в ходе ОКР «Миндаль-» и «Молот», которые так и остались незавершенными.