Функциональные отказы в микросхемах флэш-памяти от воздействия ионизирующих излучений космического пространства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Петров, Андрей Григорьевич

• Петров, Андрей Григорьевич
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Петров, Андрей Григорьевич

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы 4

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОСОБЕННОСТИ 11

И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МИКРОСХЕМ ФЛЭШ-ПАМЯТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РАБОТЫ

1.1. Основные технологии изготовления микросхем флэш-памяти 11 и тенденции их развития

1.2. Анализ наблюдаемых видов функциональных отказов в мик- 21 росхемах флэш-памяти от воздействия ИИ КП

1.3. Комплексный анализ проблемной ситуации и постановка за- 42 дачи экспериментального исследования функциональных

сбоев в микросхемах флэш-памяти

1.4. Выводы по разделу 46

Глава 2. ИНЖЕНЕРНАЯ МОДЕЛЬ И МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ СТОЙ- 47 КОСТИ МИКРОСХЕМ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ПО ЭФФЕКТАМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СБОЕВ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ОНИ-ЗИРУЮЩИХ ИЗЛУЧЕНИЙ КОСМИЧЕСКОГО ПРОСТРАНСТВА

2.1. Инженерная модель потери заряда в ячейках флэш памяти 47

2.2. Методики экспериментальных исследований функциональ- 58 ных сбоев от воздействия ОЯЧ

2.3. Методика экспериментальных исследований функциональных 67 отказов флэш-памяти при дозовом воздействии

2.4. Выводы по разделу 74

Глава 3. БАЗОВЫЕ АЛГОРИТМЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА 76 ОЦЕНКИ СТОЙКОСТИ МИКРОСХЕМ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ПО ЭФФЕКТАМ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ОТКАЗОВ

3.1. Базовые алгоритмы оценки стойкости микросхем флэш- 76 памяти к воздействию ионизирующих излучений космического пространства по эффектам функциональных отказов

3.2. Аппаратно-программные средства экспериментального ком- 87 плекса

3.3. Выводы по разделу 94

Глава 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ МЕТОДИЧЕСКИХ 95 И ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ИССЛЕДОВАНИЙ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СБОЕВ В МИКРОСХЕМАХ ФЛЭШ-ПАМЯТИ ОТ ВОЗДЕЙСТВИЯ ИИ КП

4.1. Экспериментальные результаты исследований стойкости 96 микросхем флэш-памяти к воздействию ОЯЧ и рекомендации

по ее повышению

4.2. Экспериментальные результаты исследований дозовой стой- 106 кости микросхем флэш-памяти и рекомендации по ее повышению

4.3. Выводы по разделу 118 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 119 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 123 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 134

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Функциональные отказы в микросхемах флэш-памяти от воздействия ионизирующих излучений космического пространства»

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы

Диссертация направлена на решение актуальной научно-технической задачи развития методик и аппаратно-программного комплекса для экспериментальных исследований функциональных отказов микросхем флэш-памяти вследствие дозо-вых и одиночных эффектов от воздействия ионизирующих излучений космического пространства (ИИ КП).

Актуальность темы диссертации

В настоящее время микросхемы флэш-памяти широко используются в системах управления, вычислительных комплексах и целевой аппаратуре военного и космического назначения для хранения кодов программ и получаемых в ходе работы данных. Преимуществами флэш-памяти являются энергонезависимость, возможности перепрограммирования в составе системы и большой объем хранимой информации (гигабайты — терабайты) при приемлемой стоимости.

На сегодняшний день проектные нормы современных микросхем флэш-памяти уменьшились до 15 нм при максимальном достигнутом объеме 128 Гбит на одном кристалле. С уменьшением проектных норм в технологию производства вносятся различные изменения (применение 1^1>к диэлектриков, отделяющих элемент хранения ячейки; применение слоя нитрида кремния или панокристаллов в качестве элемента хранения; изменяется геометрия ячейки и др.). Также развивается технология ЗО-флэш-памяти с вертикальным расположением ячеек памяти.

Помимо ячеек памяти (накопитель) в состав микросхем флэш-памяти входят различные управляющие узлы (генератор повышенного напряжения, буферная память, контроллер состояний, выходные цепи и др.). От воздействия ионизирующих излучений космического пространства в накопителе и в управляющих узлах микросхемы могут проявляться различные функциональные отказы — состояния, в которых микросхема неспособна выполнять свои прямые функции. Функциональные отказы могут проявляться в виде потери информации в ячейке накопителя флэш-памяти, невозможности ее перезаписи, наличия ошибок при считывании и т.д. В отличие от оперативных запоминающих устройств, потеря информации или ошибки считывания рассматриваются как отказы, так как флэш-память рассматривается в составе аппаратуры, как правило, как постоянное энергонезависимое запоминающее устройство.

Уменьшение проектных норм приводит к существенному повышению чувствительности ячеек памяти и управляющих узлов к дозовым и одиночным эффектам при воздействиях ИИ КП. С развитием технологии, увеличением информационной емкости микросхем произошло изменение характера радиационного поведения и доминирующих механизмов радиационных отказов в микросхемах флэш-памяти.

В микросхемах с топологическими нормами более 200 нм основным механизмом дозовых отказов, как правило, являлся отказ встроенного генератора повышенного напряжения. При этом нарушение сохранности записанной информации наблюдалось при уровнях воздействия более 100 крад(81). Одиночные сбои в ячейках памяти при воздействии тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) экспериментально не наблюдались при значениях ЛПЭ менее 30 МэВ.см2/мг. В современных микросхемах флэш-памяти потеря информации в ячей-ках накопителя при дозовом воздействии может происходить при уровне воздействия ниже 10 крад(80, а информационные сбои наблюдаются даже при воздействии высокоэнергетичных протонов и ионов со значением ЛПЭ менее 5 МэВ.см2/мг в том числе в пассивном режиме (при отключенном напряжении питания). Следовательно, такой распространенный подход, как «холодное резервирование» становится не применимым для повышения стой-кости РЭА с применением микросхем флэш-памяти по эффектам потери информации.

Существующие на момент начала работы над диссертацией методики экспериментальных исследований функциональных отказов не учитывали описанные выше особенности радиационного поведения современных микросхем флэш-памяти, и не позволяли оценивать их стойкость к ИИ КП по каждому из возможных видов функциональных отказов.

Таким образом, актуальной является задача совершенствования методик экспериментальных исследований функциональных отказов микросхем флэш-памяти от воздействия ИИ КП вследствие дозовых и одиночных эффектов, в том числе направленных на оценку стойкости и параметров чувствительности по каждому виду функционального отказа с учетом режима работы микросхем флэш-памяти в аппаратуре косм1песких аппаратов (КА).

Состояние исследований по проблеме

Методы экспериментальных исследований функционально-сложных сверхбольших интегральных микросхем были развиты в работах д.т.н. Скоробогатова П.К., д.т.н. Никифорова А.Ю., д.т.н. Чумакова А.И (все из НИЯУ МИФИ). В наибольшей степени вопросы расчетно-экспериментального моделирования, прогнозирования и разработки методик радиационных испытаний микросхем памяти развиты в трудах к.т.н. Улановой A.B., к.т.н. Яненко A.B. Отдельные вопросы развития методических и технических средств контроля параметров микросхем памяти в процессе радиационного эксперимента рассмотрены в работах к.т.н. Калашникова O.A. (НИЯУ МИФИ), к.т.н. Фигурова B.C. (ФГУП «НИШ»), и др.

Вопросам анализа, моделирования и разработки элементов энергонезависимой памяти посвящены работы д.т.н. Шелепина H.A., к.т.н. Орлова О.М.(ОАО «НИИМЭ и Микрон»), к.т.н. Согояна A.B., к.т.н. Севрюкова А.Н. (НИЯУ МИФИ),

Исследованию радиационного поведения микросхем флэш-памяти за рубежом и в России посвящено большое количество работ. В работах зарубежных авторов N. Z. Butt, М. A. Alam, G. Cellere, S. Gerardin, M. Bagatin, A. Paccagnella, K. Grürmann, F. Gliem, T. R. Oldham, F. Irom, D. N. Nguyen и российских авторов B.B. Емельянова, А.И. Озерова (ФГУП «НИИП»), к.т.н. Орлова A.A. (филиал ФБУ «46 ЦНИИ» Минобороны России) описаны различные виды наблюдаемых радиационных сбоев и отказов в микросхемах флэш-памяти от воздействия ИИ КП. Методические и технические средства испытаний микро-схем флэш-памяти на стойкость к воздействию ИИ КП представлены в диссертации и публикациях к.т.н. A.JL Васильева (АО «ЭНПО СПЭЛС»),

В тоже время существующие на момент начала работы над диссертацией методики экспериментальных исследований функциональных отказов флэш-памяти от воздействия ИИ КП не учитывали модели радиационного поведения и существенное снижение стойкости ячеек современных микросхем флэш-памяти как при дозовом воздействии так и при воздействии отельных ядерных частиц (ОЯЧ), в том числе в различных режимах работы флэш-памяти.

Существующие на момент начала работы аппаратно-программные средства для про-ведения радиационных исследований не обеспечивали возможность проведения полноценного автоматизированного контроля микросхем флэш-памяти

предельной информационной емкости (максимальный достигнутый на данный момент объем флэш-памяти в одном модуле составляет до 1 Тб).

Таким образом, возникла необходимость развития существующих методик и аппаратно-программных средств для исследования функциональных отказов флэш-памяти вследствие дозовых и одиночных эффектов от воздействия ИИ КП с учетом особенностей работы ячеек флэш-памяти, физических механизмов, приводящих к потере заряда в ячейках флэш-памяти при воздействии ТЗЧ. и различных режимов работы флэш-памяти в аппаратуре КА.

Целью диссертации является развитие методик и аппаратно-программного комплекса для исследования функциональных отказов вследствие дозовых и одиночных эффектов в микросхемах флэш-памяти от воздействия ИИ КП с учетом возможных режимов работы в составе аппаратуры космических аппаратов.

Указанная цель достигается решением в работе следующих зада1!:

• Систематизация и анализ экспериментальных данных по радиационной стойкости современных микросхем флэш-памяти иностранного и отечественного производства с целыо уточнения доминирующих механизмов функциональных отказов.

• Разработка инженерной модели потери заряда в ячейках флэш-памяти при воздействии ТЗЧ, позволяющей определять пороговые ЛПЭ по эффекту потери информации в ячейке флэш-памяти расчетными методами.

• Развитие методик экспериментального исследования функциональных отказов флэш-памяти от воздействия ИИ КП, с учетом влияния на результат условий проведения исследования: напряжения питания (в том числе пассивный режим), тестового информационного кода, последовательности режимов работы.

• Разработка методики, позволяющей экспериментально определять вид возникшего при воздействии ОЯЧ функционального отказа флэш-памяти для дальнейшего определения параметров чувствительности по каждому виду функционального отказа.

• Разработка базовых алгоритмов исследований стойкости флэш-памяти к воздействию ИИ КП по функциональным отказам с учетом возможных режимов работы в составе аппаратуры КА.

• Разработка аппаратно-программных средств для проведения радиационных исследований микросхем и модулей флэш-памяти с информационной емкостью не менее 1 Тб.

• Проведение исследований радиационной стойкости широкой номенклатуры микросхем флэш-памяти к воздействию ИИ КП, апробация разработанных методик.

Научная новизна работы:

1. Предложена оригинальная инженерная модель потери заряда в ячейке флэш-памяти при воздействии ТЗЧ, основанная на расчете разницы втекающих и вытекающих потоков носителей через границы плавающего затвора и окружающих его диэлектриков при пролете частицы. Модель позволяет проводить расчетную оценку пороговых ЛПЭ ТЗЧ эффекта потери информации в ячейке флэш-памяти при известных параметрах ячейки.

2. Предложено и обосновано развитие методик экспериментальных исследований функциональных отказов флэш-памяти при дозовом воздействии и воздействии ОЯЧ, учитывающее особенности работы ячеек флэш-памяти при различных электрических режимах и хранимой информации.

3. Предложены оригинальные базовые алгоритмы проведения исследований стойкости флэш-памяти к воздействию ИИ КП по функциональным отказам, позволяющие путем обоснованного специального чередования режимов работы во время испытаний получать данные о дозовой стойкости с учетом режима работы флэш-памяти в аппаратуре КА, а также экспериментальные данные по различным видам функциональных отказов при воздействии ОЯЧ для дальнейшего определения параметров чувствительности по каждому виду функционального отказа.

Практическая значимость работы:

1. Предложена и апробирована методика определения вида возникшего вследствие воздействия ОЯЧ функционального отказа, основанная на анализе результатов выполнения специальной тестовой последовательности, и позволяющая экспериментально определять параметры чувствительности флэш памяти по каждому виду функционального отказа.

2. Показаны преимущества использования лазерных методов для экспериментальных исследований функциональных отказов в управляющих цепях флэш-памяти от воздействия ОЯЧ, позволяющие определять чувствительные области на кристалле, в которых возникает одиночных эффект, уточнять параметры чувствительности по одиночным эффектам, используя процедуру совместной обработки экспериментальных данных, полученных на ускорителе ионов и лазерных установках.

3. Разработан аппаратно-программный комплекс, позволяющий проводить тестирование микросхем флэш-памяти объемом до 1 Тб с частотой обмена данными 10 Мбит/с.

4. Разработанные методические и технические средства проведения автоматизированных радиационных испытаний внедрены в АО «ЭНПО СПЭЛС» и ИЭПЭ НИЯУ МИФИ при оценке стойкости микросхем флэш-памяти, комплектующих аппаратуру изделий 14Ф137 №3, 14Ф147 №2, 14Ф148, 47КС №3, 14Ф31 №13, Луч-5Б, Луч-5В №11 и др.

5. Проведены исследования радиационной стойкости более 60 типов микросхем флэш-памяти иностранного и отечественного производства, результаты которых использованы при обеспечении сбоеустойчивости космической аппаратуры.

6. Предложена и апробирована при проведении исследований методика повышения стойкости флэш-памяти в аппаратуре КА при дозовом воздействии, позволяющая повысить дозовую стойкость по эффектам потери информации в ячейках флэш-памяти до уровня дозовой стойкости управляющих схем.

7. Результаты диссертации вошли в отчетные материалы по многочисленным НИОКР («Остров», «Кружево», «Память-2», «Такт-4М», «СРВ906-ТЗЧ» «Спектр-РГ-СВВ», «14К035-Т34», «Перспектива-3» и др.), выполненных по заказам Минобороны РФ, Минпромторга, Роскосмоса и предприятий промышленного, оборонного и космического комплексов.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Инженерная модель потери заряда в ячейках флэш-памяти при воздействии ТЗЧ, позволяющая при известных параметрах ячейки получить значения пороговых ЛПЭ ТЗЧ по эффекту потери информации в ячейке флэш-памяти.

2. Усовершенствованные методики экспериментальных исследований функциональных отказов флэш-памяти от воздействия ИИ КП по дозовым и одиночным эффектам, учитывающие влияние условий проведения исследований: напряжения питания (в том числе пассивный режим), тестовый информационный код, последовательность режимов работы на функционирование ячейки памяти при воздействии ионизирующего излучения.

3. Базовые алгоритмы исследований стойкости флэш-памяти к дозовому воздействию и воздействию ОЯЧ, учитывающие доминирующие механизмы функциональных отказов флэш-памяти с проектными нормами от 200 до 34 нм, и позволяющие определить стойкость флэш-памяти к дозовому воздействию, а также параметры чувствительности к воздействию ОЯЧ по каждому виду проявляющихся

9

одиночных функциональных отказов, с учетом режима работы флэш-памяти в аппаратуре КА.

4. Экспериментальный комплекс для моделирования радиационных отказов и сбоев, позволяющий проводить дистанционные испытания микросхем и модулей флэш-памяти с объемом 1 Тб (и более за счет возможности добавления дополнительных аппаратных модулей) с частотой обмена данными до 10 Мбит/с, адаптированный для применения на 12 различных испытательных установках: «Гамма-Панорама»; У-31/33; РЭЛУС; РИК-0401, АРСА, ПИКО-3, 4; ФЕМТО-1 (АО «ЭН-ПО СПЭЛС» и НИЯУ МИФИ); ГУ-200 (ФГУП «НИИП»); Синхроциклотрон (ПИЯФ, Гатчина); У-400; У-400М (стенды Роскосмоса).

5. Оригинальные результаты экспериментальных исследований функциональных отказов от воздействия ИИ КП для более 60 типов флэш-памяти, показывающие эффективность развитых методик исследования функциональных отказов и предложенных базовых алгоритмов исследований стойкости флэш-памяти к воздействию ИИ КП по функциональным отказам.

Апробация работы. Основные результаты диссертации докладывались на международной конференции по радиационным эффектам в компонентах и системах (The Conference on Radiation Effects on Components and Systems — RADECS) (Биарриц, 2012 г.), 2-ой международной конференции «Second International Conference on Radiation and Dosimetry in Various Fields of Research» RAD 2014 (Сербия, 2014 г.), российских научных конференциях «Радиационная стойкость электронных систем» (Лыткарино, 2004-2014 гг.); научной сессии НИЯУ МИФИ (Москва, 2004-2008, 2014 г. г.), научных конференциях «Электроника, микро-и наноэлектроника» (Вологда 2005 г., Гатчина 2006 г., Пушкинские Горы 2007 г., Петрозаводск 2008 г.)

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в 16 работах (в период с 2008 по 2014 гг.), в том числе 7 в журналах из перечня ВАК и 5 в базе данных Scopus.

Объем и структура диссертации. Диссертация содержит 134 страницы, в том числе 73 рисунков, 4 таблицы, список литературы из 113 наименований и состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы.

ГЛАВА 1. ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ, ОСОБЕННОСТИ

И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ МИКРОСХЕМ ФЛЭШ-ПАМЯТИ, ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ РАБОТЫ

Микросхемы флэш-памяти благодаря своей стоимости, энергонезависимости и достигнутой емкости на одном кристалле являются наиболее доступным решением для хранения данных в бортовой аппаратуре КА. Однако в тоже время микросхемы флэш-памяти уязвимы к воздействию ионизирующего излучения космического пространства. В данной главе будет представлен обзор основных технологий производства современных микросхем флэш-памяти, рассмотрены тенденции их развития, а также представлены результаты анализа данных по радиационной стойкости современных микросхем флэш-памяти. Сделан анализ проблемной ситуации с постановкой задачи экспериментального исследования функциональных сбоев в микросхемах флэш-памяти.

1.1. Основные технологии изготовления микросхем флэш-памяти

и тенденции их развития

Технология производства микросхем флэш-памяти в течение многих лет была одной из наиболее «агрессивно» масштабируемых. На рисунке 1 показано изменение характерного топологического размера F (полшага затворов для флэш-памяти) для двух основных архитектур микросхем флэш-памяти NOR и NAND (по данным из прогноза 2014 года ITRS - International Roadmap for Semiconductors [1]). Как видно, начиная с 2004 года скорость уменьшения проектных норм для NOR и NAND типов памяти стала значительно различаться. Это связано с тем, что рынок NAND-памяти значительно больше. Типовые характеристики микросхем с архитектурой NOR и NAND по состоянию на 2014 год представлены в таблице 1.

160 140

2

* 120 а.

1 I«) 8

О.

>s 80

2 x

Ol c„

40

20

0

1 1 —♦—NOR -•-NAND —*—Прогноз 2003

—1— 3D NAND

■ ♦ ♦ < к^Ч

Hb

>

2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020

Год

Рисунок 1 - Данные и прогноз скорости масштабирования технологий флэш-памяти по данным 1ТЯ8 [1]

Таблица 1 - Основные характеристики микросхем флэш-памяти с архитек-

Тип ЫАЫО NOR

Преимущества Быстрая запись (~8 МБ/с) Быстрое стирание (~2 мс) Малая площадь ячейки (4Б:) Произвольный доступ (~0.1 мкс) Возможность записи отдельных байтов

Недостатки Медленный произвольный доступ (-25 мкс) Затруднена запись отдельных байтов Медленная запись (~0.5 МБ/с) Медленное стирание (—0.6 с) 'Л Большая площадь ячейки (10F )

Применение Файловые (дисковые) приложения Запись видео, звука, данных Любые большие последовательные данные Замещение EPROM Исполнение непосредственно с энергонезависимой памяти

Масштабирование NAND памяти происходило быстрее, чем предсказывали ранние прогнозы (зеленая линия на графике — прогноз ITRS за 2003 год), и переход на новую технологию происходил в среднем каждые полтора, а не два года, как для других типов микросхем. Масштабирование памяти типа NOR напротив замедлилось, и дальнейшее ее развитие находится в настоящее время под вопросом. Наконец третьей перспективной архитектурой, которая вышла на массовый рынок в 2013 году является 3D NAND флэш-память, которая позволяет получить высокую емкость памяти на одном кристалле, используя при этом относительно старые и хорошо отработанные технологии. Далее будут более подробно рассмотрены основные виды реали-

зации ячеек флэш-памяти, сложности, возникающие при уменьшении проектных норм флэш-памяти, и способы их решения, используемые различными производителями.

Флэш-память с плавающим затвором Флэш-память на основе транзисторов с плавающим затвором была и остается наиболее широко используемым типом флэш-памяти со времени ее изобретения до настоящего времени. Транзистор с плавающим затвором по своему строению близок к обычному МОП транзистору, за исключением того, что он имеет два затвора: управляющий и плавающий, расположенные один над другим. Структура и снимок поперечного разреза транзистора с плавающим затвором сделанный с помощью растрового электронного микроскопа показаны на рисунке 2. Для хранения информации во флэш-памяти используется массив транзисторов с плавающим затвором, заряд на котором может представлять один (SLC - Single Level Cell) или несколько (MLC -Multi-Level Cell - 2 бита/4 уровня, TLC - Triple- Level Cell - 3 бита/8 уровней) бит информации [3].

(а)

Interpoly oxide

Tunnel oxide

Control gate

Floating gate

Drain contact

(b)

Source п+ «-► Drain n+

Channel

length

Substrate Si p-

SEM Cross-section ШШШШЯИШОИ^Г

Нин

CG

Tunnel *^oxide

Channel

Рисунок 2 - Структура и снимок поперечного разреза транзистора

с плавающим затвором

В результате уменьшения проектных норм электростатическая связь между управляющим и плавающим затвором (которая должна быть как мож-

но больше) уменьшается, а между соседними плавающими затворами становится больше. Это может приводить к искажению данных.

До 20 нм технологических норм эта проблема частично решилась использованием управляющего затвора покрывающего плавающий затвор (рисунок 3). Такая структура позволяет сформировать барьер между плавающими затворами соседних ячеек, что уменьшает их электростатическую связь, и увеличивает электростатическую связь управляющего и плавающего затворов за счет увеличения площади интерфейса между ними. Недостатком такого подхода является электростатическая связь, которая возникает между управляющим затвором и каналом и требует специальных мер для ее минимизации.

Control Gate Control Gate

1 Gate Oxide 1 1 Gate Oxide

1 Floating Gate 1 1 Floating Gate

Tunnel Oxide Tunnel Oxide

Рисунок 3 - Структура ячеек памяти с покрывающим управляющим затвором.

Основные производители в 2006 году полагали невозможным использование покрывающего управляющего затвора в процессах с технологическими нормами менее 50 нм из-за сложности формирования трехслойной 0140-структуры между близкорасположенными соседними затворами. Однако в действительности использование данного подхода удалось сделать возможным вплоть до 25 нм технологических норм.

Архитектура ячейки с плавающим затвором с проектными нормами 20 нм была впервые представлена Тп1е1-Мюгоп в 2012 году. В данной архитектуре было реализовано сразу несколько решений, сделавших возможным масштабирование ЫАЫО памяти с плавающим затвором до проектных норм

20 нм и менее. В качестве межзатворного диэлектрика вместо (ЖО-структуры была использована многослойная изоляция, что позволило

восстановить высокое значение коэффициента электростатической связи затворов без использования покрывающего управляющего затвора. При этом толщина диэлектрика изменяется от примерно 12 нм (ЖО-структуры до 68 нм многослойной High-K структуры, что позволяет обеспечить низкие утечки как при больших полях во время записи/стирании, так и малых полях при хранении. В качестве материалов для межзатворной изоляции могут использоваться комбинации таких диэлектриков как АЮх, НЮх, ZrOx, Эу8сОх, ТЮх, Н£АЮх, НГСЮх, ггАЮх, ZrSЮx, ЬиАЮх, ОсЮх [4].

Управляющий затвор в планарной ячейке должен иметь высокую работу выхода, чтобы обеспечить отсутствие обратной инжекции с управляющего затвора при стирании, что обуславливает отказ от использования поликремниевого затвора. Вместо него могут быть использованы различные материалы, такие как ТаЫ и Та81Ы [5].

Для уменьшения электростатической связи соседних затворов была использована Ьо\у-К изоляция, в которой в качестве диэлектрика выступает воздушный зазор. Технология воздушного зазора была впервые применена уже для технологии с 25 нм нормами, поэтому дальнейшее масштабирование (уменьшение расстояния между соседними затворами) возможно только при отказе от покрывающего управляющего затвора и переходе к планарной архитектуре ячейки, что и было сделано при переходе к 20 нм технологическим нормам (рисунок 4).

ONO

High К

90nm Flash 20nm Flash

Рисунок 4 - Структура ячеек памяти с проектными нормами 90 и 20 нм

Технология на основе плавающего затвора, по мнению основных производителей, приближается к пределу масштабирования при технологических нормах 10-12 нм (хотя подобные прогнозы делались с 2004 года). И уже последние несколько поколений lx, ly, lz (принятые обозначение технологических процессов в диапазоне 20-10 нм) были компромиссом между уменьшением стоимости и потерями как надежностных, так и скоростных показателей блоков памяти, которые компенсировались возрастающей эффективностью работы контроллеров памяти.

Флэш-память с непроводящим элементом хранения

Технологии флэш-памяти с ловушками заряда в настоящее время используются только для планарной NOR-памяти и 3D-NAND памяти. Основными производителями коммерческих изделий на основе данной технологии являются компании Spansion с ее технологией MirrorBit (рисунок 5) и Cypress, использующая SONOS технологию [6], а также Samsung, применяющая технологию на основе ловушек заряда для 3D-NAND памяти.

Во флэш-памяти с ловушкой заряда электроны хранятся в захватывающем слое точно так же, как электроны в плавающем затворе, с той разницей, что захватывающий слой является диэлектриком, а плавающий затвор проводником. Использование непроводящего слоя для хранения заряда решает одну из главных проблем флэш-памяти с плавающим затвором, связанную с износом туннельного окисла и формированием проводящего пути, образованного дефектами окисла, из-за высоких напряжений необходимых при записи. Так как в памяти с ловушкой заряда захватывающий слой является диэлектриком, образование такого проводящего пути не приводит к потере всего хранимого заряда, а только малой его части в непосредственной близости от проводящего пути.

Floating-gate cell

Gate

3N0

Floating gate

Tnmpl nxirtfi

MirrorBit ceH

Gate

N+

N+

N+

p-substrate

Turme! nxirte

p-substrate

N+

Tcp oxde Proprietary

storage medium

Souri-v 5pjrn»Kjn tl 1С

Рисунок 5 - Ячейка MirrorBit [7]

Другое преимущество непроводящего слоя для хранения заряда - возможность делать этот слой непрерывным, общим для всех ячеек памяти, что значительно уменьшает сложность технологического процесса и, соответственно, сокращает стоимость производства. Возможность использования слоя для захвата заряда крайне малой толщины (вплоть до 1 нм) также эффективно решает проблему взаимовлияния соседних ячеек.

Оптимальным диэлектриком для хранения заряда является нитрид кремния, это связано с его хорошей совместимостью со стандартным кремниевым процессом и возможностью использования ловушек в нитриде кремния для хранения заряда [8]. Для функционирования NAND памяти требуется обеспечить окно программирования/стирания, как минимум, +6В/-5В. Однако так как нитрид является диэлектриком, он не имеет свободных электронов, которые могут быть удалены для получения отрицательного порогового напряжения. Достичь отрицательного порогового напряжения можно только с помощью инжекции дырок, что требует или много большего напряжения стирания или использования туннельного диэлектрика со специально сконструированным барьером.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Петров, Андрей Григорьевич, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. International Technology Roadmap for Semiconductors, http:/Avww.itrs.net/

2. Jim Cooke, "Flash Memory 101: An Introduction to NAND Flash," CommsDesign (March 20, 2006).

3. http://www.micron.com/~/media/documents/products/product-flyer/nand choices flyer.pdf

4. Chun Zhao, Ce Zhou Zhao, Stephen Taylor and Paul R. Chalker «Review on NonVolatile Memory with High-k Dielectrics: Flash for Generation Beyond 32 nm» // Materials 2014, 7, pp. 5117-5145

5. S.B. Samavedam, J.K. Schaeffer, D.C. Gilmer, V. Dhandapani, P.J. Tobin, J. Mogab, B-Y. Nguyen, S. Dakshina-Murthy, R.S. Rai, Z-X. Jiang, R. Martin, M.V. Raymond, M. Zavala, L.B. La, J.A. Smith and R.B. Gregory (2002). Evaluation of Candidate Metals for Dual-Metal Gate CMOS with НЮ2 Gate Dielectric. MRS Proceedings, 716, B2.5 doi:10.1557/PROC-716-B2.5.

6. Krishnaswamy Ramkumar V. Prabhakar, Igor Kouznetsov, Sam Geha «Cypress SONOS Technology» Cypress Semiconductor White Paper http://www.cypress.com/?docID:=45736

7. MirrorBit tm Technology Past, Present and Future: The On-going Scaling of Nitride-based Flash Memory," Non-Volatile Semiconductor Memory Workshop, 2006. IEEE NVSMW 2006. 21st, vol., no., pp.8,8, Feb 12-16 2006

8. R. Ekwal Sah Silicon Nitride, Silicon Dioxide, and Emerging Dielectrics 11, 4, p 934

9. Ting-Chang Changa, Fu-Yen Jiana, Shih-Cheng Chen, and Yu-Ting Tsai « Developments in nanocrystal memory» //Materials today Volume 14, Number 12, December 2011

10. Aochi, H., "BiCS Flash as a Future 3D Non-Volatile Memory Technology for Ultra High Density Storage Devices," Memory Workshop, 2009. IMW '09. IEEE International , vol., no., pp. 1,2, 10-14 May 2009

11. Technology Roadmap for NAND Flash http://www.techinsights.com/NAND-flash-roadmap/

12. Васильев A.Jl. Чувствительность микросхем флэш памяти с разным напряжением питания к дозовым эффектам. // Научно-технический сборник «Радиаци-

онная стойкость электронных систем - Стойкость 2009». -М.гМИФИ, 2009. — С. 27-28.

13. Cellere, G.; Pellati, P.; Chimenton, A.; Wyss, J.; Modelli, A.; Larcher, L.; Pac-cagnella, A., "Radiation effects on floating-gate memory cells," Nuclear Science, IEEE Transactions on , vol.48, no.6, pp.2222,2228, Dec 2001

14. Scheick L., Nguyen D. Radiation issues and applications of floating gate memories // Nonvolatile memory technology symposium. - 2000.

15. M. Bagatin, G. Cellere, S. Gerardin, A. Paccagnella, A. Visconti, S. Beltrami, "TID sensitivity of NAND Flash memory building blocks," IEEE Transactions on Nuclear Science, vol.56, no.4, p.1909, 2007

16. D.N. Nguyen, C.I. Lee, A.H. Johnston, "Total ionizing dose effects on Flash memories," IEEE Radiation Effect Data Workshop 1998, p. 100

17. T. R. Oldham, R. L. Ladbury, M. Friendlich, H. S. Kim, M. D. Berg, T. L. Irwin, C. Seidleck, and K. A. LaBel, "SEE and TID characterization of an advanced commercial 2 Gbit NAND flash nonvolatile memory," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 3217-3222, Dec. 2006.

18. H. Schmidt, K. Grürmann, В. Nickson, F. Gliem, and R. Harboe-Sorensen, "TID test of an 8-Gbit NAND flash memory," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, no. 4, pp. 1937-1940, Aug. 2009.

19. M. Bagatin, S. Gerardin, G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, M. Bonanomi, and S. Beltrami, "Error instability in floating gate flash memories exposed to TID," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, pp. 3267-3273, Dec. 2009.

20. M. Bagatin, S. Gerardin, G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, S. Beltrami, R. Harboe-Sorensen, and A. Virtanen, "Key contributions to the cross scction of NAND flash memories irradiated with heavy ions," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 55, pp. 3302-3308, Dec. 2008.

21. Gerardin, S.; Bagatin, M.; Paccagnella, A.; Grurmann, K.; Gliem, F.; Oldham, T.R.; Irom, F.; Nguyen, D.N., "Radiation Effects in Flash Memories," Nuclear Science, IEEE Transactions on, vol.60, no.3, pp.1953,1969, June 2013

22. E. S. Snyder, P. J. McWhirter, T. A. Dellin, and J. D. Sweetman, "Radiationre-sponse of floating gate EEPROM memory cells," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 36, no. 6, pp. 2131-2139, Dec. 1989.

23. J. Caywood and B. Prickett, "Radiation-induced soft errors and floating gate memories," in Proc. 21st Annu. Reliab. Phys. Symp., Apr. 1983, pp. 167-172.

24. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, and M. Bonanomi, "Ionizing radiation effects on floating gates," Appl. Phys. Lett., vol. 85, pp. 485^187, Jul. 2004.

25. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti,M. Bonanomi, P. Caprara, and S. Lora, "A model for TID effects on floating gate memory cells," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 51, pp. 3753-3758, Dec. 2004.

26. P. McNulty, S. Yow, L. Scheick, and W. Abdel-Kader, "Charge removal from FGMOS floating gates," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 49, pp. 3016-3021, Dec. 2002.

27. J. Wang, S. Samiee, H.-S. Chen, C.-K. Huang, M. Cheung, J. Borillo, S.-N. Sun, B. Cronquist, and J.McCollum, "Total ionizing dose effects on flash-based field programmable gate array," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 51, pp. 3759-3766, Dec. 2004.

28. S. Gerardin, M. Bagatin, A. Paccagnella, and V. Ferlet-Cavrois, "Degradation of sub 40-nm NAND flash memories under total dose irradiation," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 59, no. 6, pp. 2952-2958, Dec. 2012.

29. M. Bagatin, G. Cellere, S. Gerardin, A. Paccagnella, A. Visconti, and S. Beltrami, "TID sensitivity of NAND flash memory building blocks," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, no. 4, pp. 1909-1913, Aug. 2009.

30. Васильев A.JI. Оценка чувствительности ячеек флэш памяти к дозовым эффектам // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сб. научн. трудов. — М.:МИФИ, 2007. - С. 255-257.

31. Н. Schmidt, К. Grürmann, В. Nickson, F. Gliem, and R. Harboe-Sorensen, "TID test of an 8-Gbit NAND flash memory," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, no. 4, pp. 1937-1940, Aug. 2009.

32. M. Bagatin, S. Gerardin, A. Paccagnella, G. Cellere, A. Visconti, and M. Bonanomi, "Increase in the heavy-ion upset cross section of floating gate cells previously exposed to TID," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 57, pp. 3407-3413, Dec. 2010.

33. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, M. Bonanomi, and S. Beltrami, "Single event effects in NAND flash memory arrays," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 1813-1818, Aug. 2006.

34. G. Cellere, A. Paccagnella, L. Larcher, A. Chimenton, J. Wyss, A. Candelori, and A. Modelli, "Anomalous charge loss from floating-gate memory cells due to heavy ions irradiation," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 49, pp. 3051-3058, Dec. 2002.

35. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, M. Bonanomi, and A. Candclori, "Transient conductive path induced by a single ion in 10 nm Si02 layers," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 51, pp. 3304-3311, Dec. 2004.

36. T. R. Oldham, "Recombination along the tracks of heavy charged particles in Si02 films," J. Appl. Phys., vol. 57, pp. 2695-2702, Apr. 1985.

37. W. J. Stapor, L. S. August, D. H. Wilson, T. R. Oldham, and K. M. Murray, "Proton and heavy-ion radiation damage studies in MOS transistors," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 32, pp. 4399-4404, Dec. 1985.

38. A. Javanainen, J. Schwank, M. Shaneyfelt, R. Ilarboe-Sorensen, A. Virtanen, H. Kettunen, S. Dalton, P. Dodd, and A. Jaksic, "Heavy-ion induced charge yield in MOSFETs," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, pp. 3367-3371, Dec. 2009.

39. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, and M. Bonanomi, "Secondary effects of single ions on floating gate memory cells," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 3291-3297, Dec. 2006.

40. S. Gerardin, M. Bagatin, A. Paccagnella, G. Cellere, A. Visconti, M. Bonanomi, A. Hjalmarsson, and A. Prokofiev, "Heavy-ion induced threshold voltage tails in floating gate arrays," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 57, pp. 3199-3205, Dec. 2010.

41. K. Grürmann, M. Herrmann, F. Gliem, II. Schmidt, G. Leibeling, II. Kettunen, and V. Ferlet-Cavrois, "Heavy ion sensitivity of 16/32-Gbit NAND-flash and 4-Gbit DDR3 SDRAM," in Proc. Radiation Effects Data Workshop, 2012, pp. 114-119, IEEE.

42. S. M. Guertin, D.M. Nguyen, and J. D. Patterson, "Microdose induced data loss on floating gate memories," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 3518-3524, Dec. 2006.

43. H. Schmidt, D. Walter, M. Bruggemann, F. Gliem, R. Flarboe-Sorensen, and P. Roos, "Annealing of static data errors in NAND-flash memories," in Proc. RADECS, Sep. 2007, pp. 1-5.

44. M. Bagatin, S. Gerardin, G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, S. Beltrami, M. Bonanomi, and R. Harboe-Sorensen, "Annealing of heavy-ion induced floating gate

errors: LET and feature size dependence," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 57, pp. 1835-1841, Dec. 2010.

45. G.Cellere, L. Larcher, A. Paccagnella, A. Visconti, andM. Bonanomi, "Radiation induced leakage current in floating gate memory cells,"IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 52, pp. 2144-2152, Dec. 2005.

46. M. Bagatin, S. Gerardin, and A. Paccagnella, "Retention errors in 65-nm floating gate cells after exposure to heavy ions," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 59, pp. 27852790, Dec. 2012.

47. L. Larcher, G. Cellere, A. Paccagnella, A. Chimenton, A. Candelori, and A. Model-li, "Data retention after heavy ion exposure of floating gate memories: Analysis and simulation," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 50, pp. 2176-2183, Dec. 2003.

48. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, and M. Bonanomi, "Variability in FG memories performance after irradiation," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 33493355, Dec. 2006.

49. A. Gasperin, G. Ghidini, A. Cester, and A. Paccagnella, "Oxide-nitride oxide capacitor reliability under heavy-ion irradiation," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 54, pp. 1898-1905, Dec. 2007.

50. A. Gasperin, A. Paccagnella, G. Ghidini, and A. Sebastiani, "Heavy ion irradiation effects on capacitors with and ONO as dielectrics," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, pp. 2218-2224, Aug. 2009..

51. C. H. Lee, K. I. Choi, M. K. Cho, Y. H. Song, K. C. Park, and K. Kim, "A novel SONOS structure of Si02/SiN/A1203 with TaN metal gate for multi-giga bit flash memories," in Proc. IEEE Int. Electron Devices Meeting Tech. Digest, Dec. 2003, pp. 26.5.1-26.5.4.

52. McWhorter P J, Miller S L, Dellin T A. Radiation response of SNOS nonvolatile transistors. IEEE Trans Nucl Sei, 1986, 33: 1414-1419

53. White M H, Adams D A, Murray J R, et al. Characterization of Scaled SONOS EEPROM Memory Devices for Space and Military Systems. In: Proceedings of Non-Volatile Memory Technology Symposium, Stanford, 2004. 51-59

54. Northrop Grumman W28C0108 1Mbit (128K x 8) EEPROM Specifications http://wwvv.northropgrumman.com/Capabilities/RadiationHardenedEEPROMS/Doc uments/1 mbiteeprom.pdf

55. Draper B, Dockerty R, Shaneyfelt M, et al. Total dose radiation response of NROM-Style SOI non-volatile memory elements. IEEE Trans Nucl Sci, 2008, 55: 3202-3205

56. Lisiansky M, Cassuto G, Roizin Y, et al. Radiation tolerance of NROM embedded products. IEEE Trans Nucl Sci, 2010, 57: 2309-2317

57. Lu C Y, Lue H T, Chen Y C. State-of-the-art flash memory devices and post-flash emerging memories. Sci China Inf Sci, 2011, 54: 1039-1060.

58. J. Schwank, S. Roeske, D. Beutler, D. Moreno, and M. Shaneyfelt, "A dose rate independent pMOS dosimeter for space applications," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 43, pp. 2671-2678, Dec. 1996.

59. S.-C. Lee, A. Raparla, Y. F. Li, G. Gasiot, R. D. Schrimpf, D. M. Fleetwood, K. F. Galloway, M. Featherby, and D. Johnson, "Total dose effects in composite nitrideoxide films," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 47, pp. 2297-2304, 2000.

60. Y. Takahashi, K. Ohnishi, T. Fujimaki, and M. Yoshikawa, "Radiation-induced trapped charge in metal-nitride-oxide-semiconductor structure," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 46, pp. 1578-1585, Dec. 1999.

61. Puchner, H.; Ruths, P.; Prabhakar, V.; Kouznetsov, I.; Geha, S., "Impact of Total Ionizing Dose on the Data Retention of a 65 nm SONOS-Based NOR Flash," Nuclear Science, IEEE Transactions on , vol.61, no.6, pp.3005-3009, Dec. 2014

62. Lisiansky, M.; Cassuto, G.; Roizin, Y.; Corso, D.; Libertino, S.; Marino, A.; Lombardo, S.A.; Crupi, I.; Pace, C.; Crupi, F.; Fuks, D.; Kiv, A.; Delia Sala, E.; Capu-ano, G.; Palumbo, F., "Radiation Tolerance of NROM Embedded Products," Nuclear Science, IEEE Transactions on , vol.57, no.4, pp.2309,2317, Aug. 2010

63. Corso, D.; Libertino, S.; Lisiansky, M.; Roizin, Y.; Palumbo, F.; Principato, F.; Pace, C.; Finocchiaro, Paolo; Lombardo, S.A., "Threshold Voltage Variability of NROM Memories After Exposure to Ionizing Radiation," Electron Devices, IEEE Transactions on, vol.59, no. 10, pp.2597,2602, Oct. 2012

64. D. A. Adams, M. D. Fitzpatrick, E. C. Folk, W. L. Hand, P. B. Shea, R. D. Lewis, J. T. Smith, P. L. Peyton, J. J. Sheehy, J. A. Dame, G. L. Grant, J. R. Murray, G.Wang, and M. H. White, "Retention projections for SONOS nonvolatile semiconductor memories (NVSMs) based on activation energy studies," in Proc. Military/Aerospace Programmable Logic Devices Conf., 2008.

65. J. Tausch, S. Tyson, and T. Fairbanks, "Multigenerational radiation response trends in SONOS-based NROM flash memories with neutron latch-up mitigation," in Proc. IEEE Radiation Effects Data Workshop 2007, 2007, pp. 189-193.

66. Gerardin, S.; Bagatin, M.; Paccagnella, A.; Visconti, A.; Greco, E., "Heavy-Ion Induced Threshold Voltage Shifts in Sub 70-nm Charge-Trap Memory Cells," Nuclear Science, IEEE Transactions on , vol.58, no.3, pp.827,833, June 2011

67. M. P. Petkov, L. D. Bell, and H. A. Atwater, "Pligh total dose tolerance of prototype silicon nanocrystal non-volatile memory cells," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 51, pp. 3822-3826, 2004.

68. A. Gasperin, A. Cester, N.Wrachien, A. Paccagnella, V. Ancarani, and C. Gerardi, "Radiation-induced modifications of the electrical characteristics of nanocrystal memory cells and arrays," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 3693-3700, 2006.

69. A. Cester, A. Gasperin, N. Wrachien, A. Paccagnella, V. Ancarani, and C. Gerardi, "Impact of heavy-ion strikes on nanocrystal nonvolatile memory cell arrays," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp. 3195-3202, 2006.

70. A. Cester, N. Wrachien, A. Gasperin, A. Paccagnella, R. Portoghese and C. Gerardi, "Radiation tolerance of nanocrystal-based flash memory arrays against heavy ion irradiation," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 54, pp. 2196-2203, Dec. 2007.

71. E. Verrelli, D. Tsoukalas, M. Kokkoris, R. Vlastou, P. Dimitrakis, and P. Normand, "Proton radiation effects on nanocrystal non-volatile memories," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 54, pp. 975-981, 2007.

72. A. Cester, N. Wrachien, J. R. Schwank, G. Vizkelethy, R. Portoghese, and C. Gerardi, "Modeling of heavy ion induced charge loss mechanisms in nanocrystal memory cells," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 55, pp. 2895-2903, 2008.

73. N. Wrachien, A. Cester, R. Portoghese, and C. Gerardi, "Investigation of proton and x-ray irradiation effects on nanocrystal and floating gate memory cell arrays," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 55, pp. 3000-3008, 2008.

74. T. R. Oldham, M. Suhail, P. Kuhn, E. Prinz, H. S. Kim, and K. A. LaBel, "Effects of heavy ion exposure on nanocrystal nonvolatile memory," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 52, pp. 2366-2371, 2005

75. P. E. Dodd, "Physics-based simulation of single-event effects," IEEE Trans. Device Mater. Rel., vol. 5, no. 3, pp. 343-357, Sep. 2005

76. V.A. Skuratov,; V.S. Anashin, A.M. Chlenov, V.V. Emeliyanov, B.N. Gikal, G.G. Gulbekyan, I.V. Kalagin, Y.A. Milovanov, Y.G. Teterev, V.l. Kazacha, "Roscos-mos facilities for SEE testing at U400M FLNR JINR cyclotron," Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), 2011 12th European Conference on , vol., no., pp.756,759, 19-23 Sept. 2011

77. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, M. Bonanomi, and A. Candelori, Transient conductive path induced by a single ion in 10 nm SiOlayers, IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 6, no. 49, pp. 33043311, Dec.2004

78. Васильев A.JI. Методы и средства моделирования и оценки радиационной стойкости микросхем флэш-памяти: дис. ...канд. тех. наук: 05.13.05/ Васильев Алексей Леонидович. — М.,2010 - 142 с.

79. N. Butt and M. Alam, Modeling single event upsets in floating gatememory cells, in Proc. Int. Reliab. Phys. Symp. (IRPS), 2008, 1, 2008

80. Simone Gerardin, Marta Bagatin, Alessandro Paccagnella, Angelo Visconti, and Eugenio Greco "Heavy-Ion Induced Threshold Voltage Shifts in Sub70-nm Charge-Trap Memory Cells" IEEE Transactions on Nuclear Science, vol.58, no.3, pp. 827833 June 2011.

81. T. M. Ma and P. V. Dressendorfer, "Ionization Radiation Effects in MOS Device and Circuit," Wiley, New York, 1989.

82. E. J. Yoffa, "Dynamics of dense laser-induced plasmas," Physical Review В (Condensed Matter), vol. 21, pp. 2415-25, 1980.

83. R. Bez, E. Camerlenghi, A. Modelli, and A. Visconti, "Introduction to Flash Memory", Proceedings of IEEE, vol 91, pp.489-502, 2003.

84. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, and M. Bonanomi, "Subpicosecond conduction through thin SiO layers triggered by heavy ions," Journal of Applied Physics, vol. 99, pp. 074101, 2006.

85. G. Cellere , A. Paccagnella , A. Visconti , M. Bonanomi and S. Beltrami "Single event effects in NAND flash memory arrays", IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, pp.1813 -1818 2006

86. Simone Gerardin, Marta Bagatin, Alessandro Paccagnella, and Véronique Ferlet-Cavrois "Degradation of Sub 40-nm NAND Flash Memories Under Total Dose Ir-

radiation" IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 59, NO. 6, DECEMBER 2012

87. Barak, J.; Levinson, J.; Akkerman, A.; Adler, E.; Zentner, A.; David, D.; Lifshitz, Y.; Hass, M.; Fischer, B.E.; Schlogl, M.; Victoria, M.; Hajdas, W., "Scaling of SEU mapping and cross section, and proton induced SEU at reduced supply voltage," Nuclear Science, IEEE Transactions on, vol.46, no.6, pp.1342,1353, Dec. 1999

88. А.Г. Петров, А. В. Яненко, A.JI. Васильев, А.И. Чумаков. «Поведение тока потребления микросхем флэш-памяти при возникновении эффектов сбоев типа SEFI» // Радиационная стойкость электронных систем - «Стойкость-2013», выпуск 16, Москва, 2013, стр. 163-164.

89. РД 134-0175-2009 "Методы испытаний цифровых сверхбольших интегральных микросхем на воздействие отдельных высокоэнергетических протонов и тяжелых заряженных частиц космического пространства на ускорителях заряженных частиц";

90. F. Irom, D. Nguyen, "Single Event Effect Characterization of High Density Commercial NAND and NOR Nonvolatile Flash Memories," IEEE Transactions on Nuclear Science, Vol.54, No.6, p.2547, 2007

91. T.R. Oldham, M. Berg, M. Friendlich, T. Wilcox, C. Seidleck, K.A. LaBel, D. McMorrow, D.G. Mavis, P.H. Eaton, and J. Castillo, "Investigation of current spike phenomena during heavy ion irradiation of NAND flash memories," pp. 152-160, IEEE Radiation Effects Data Workshop Record, Las Vegas, NV, July 2011.

92. G. Cellere, A. Paccagnella, A. Visconti, M. Bonanomi, P. Caprara, and S. Lora, "A model for TID effects on floating gate memory cells", IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE (2004) 51: pp. 3753-3758.

93. Farokh Irom, Due N. Nguyen, Reno Harboe-Sorensen, and Ari Virtanen "Comparison of TID response and SEE characterization of single- and multi-level high density NAND flash memories" European Conference on Radiation and its Effects on Components and Systems - RADECS , pp. 606-608, 2009

94. D.N. Nguyen, C.I. Lee, A.H. Johnston, "Total ionizing dose effects on Flash memories," IEEE Radiation Effect Data Workshop 1998, p. 100

95. Fengying Qiao, Liyang Pan, Xuemei Liu, Haozhi Ma, Dong Wu and Jun Xu "Investigation of TID Degradation of High Voltage Circuits in Flash Memory", Integrated Reliability Workshop Final Report (IRW), 2013 pl70-172

96. А.Б. Каракозов, П.В. Некрасов, Д.А. Загрядский, О.А. Калашников, О.В. Кор-неев, М.Н. Соколов «Влияние режима работы и метода контроля на дозовую стойкость микропроцессора PowerPC7448» // Радиационная стойкость электронных систем - «Стойкость-2013», выпуск 16, Москва, 2013, стр. 163-164

97. ОСТ В 11 998-99. Микросхемы интегральные. Общие технические условия. -22 ЦНИИИ МО, 2000, 138 с.

98. Rino Micheloni, Luca Crippa, Alessia Marelli, Inside NAND Flash Memories Springer 2010, 582 p.

99. Technical Note. Bad Block Management in NAND Flash Memory http://\vw\v.micron.com/~/media/documents/products/technical-note/nand-flash/tn2959 bbm in_nand_flash.pdf

100. Oldham T.R., et al., SEE and TID characterization of an advanced commercial 2 Gbit NAND flash nonvolatile memory // IEEE Transaction on Nuclear Science. -2006. - Vol. 53. - №6. - PP. 3217-3222

101. "Test procedures for the measurement of single-event effects in semiconductor devices from heavy ion irradiation," Electronic Industries Assoc., Engineering Dept., Arlington,VA, JESD57, 1996.

102. A.JI. Васильев, А.Г. Петров, А.Б. Боруздина «Повторные сбои в ОЗУ при испытаниях на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц» «Стой-кость-2014», выпуск 17, Москва, 2014, стр. 161-162

103. N1 FlexRIO FPGA Module Specifications http://www.ni.corn/pdf/rnanuals/372525d.pdf

104. N1 6581/6581B Specifications http://www.ni.com/pdf/manuals/372629c.pdf

105. A. F. Harvey and Data Acquisition Division Staff «DMA Fundamentals onVarious PC Platforms» Application Note 011 http://cires.colorado.edu/iimenez-group/QAMSResources/Docs/DMAFundamentals.pdf

106. Чумаков А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы. — М.: Радио и связь, 2004. — 320 с.

107. Озеров А.И., Анашин B.C., Емельянов В.В. «Эффекты одиночных событий в микросхемах NOR- и NAND-Flash памяти» // Вопросы атомной науки и техники, выпуск 4, октябрь-декабрь 2012 г.

108. Flash memory operetions 16М5. Application note. http://www.microsemi.com/document-portal/doc view/129571-an0038-flash-memory-operations-16m5-rev3

109. AM29F016B Data Sheet Supplement for PROM Programmer Manufacturers.

110. А.Г. Петров. «Дозовые эффекты обратимой потери информации в ячейках флэш-памяти» // Радиационная стойкость электронных систем - «Стойкость-2013», выпуск 16, Москва, 2013, стр. 161-162.

111. Supriya Kulkarrii Р, Jisha Р «Study of bad block management and wear leveling in NAND flash memories», International Journal of Research in Engineering and Technology Volume: 02 Issue: 10 0ct-2013 p. 284-288

112. А.Г. Петров, А. Б. Боруздина, A.B. Уланова, O.M. Орлов, B.A. Вавилов. «Исследование поведения «окна памяти» тестовых транзисторов с плавающим затвором при дозовом воздействии » // Радиационная стойкость электронных систем - «Стойкость-2014», вы-пуск 17, Москва, 2014, стр. 173-174.

113. Paula Doe, Contributing Editor, Solid State Technology «Toshiba, SanDisk ramping 43 nm NAND flash with HK+MG, 3b/cell», http://electroiq.com/blog/2008/01/toshiba-sandisk-ramping-43nm-nand-flash-with-hkmg-3b-cell/

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

SLC - Single level cell

MLC - Multi level cell

TLC - Triple level cell

MNOS - Metal Nitride Oxide Silicon

SONOS - Silicon Oxide Nitride Oxide Silicon

TANOS - Tantalum Alumina Nitride Oxide Silicon

ОРЭ — одиночный радиационный эффект

ОЯЧ - отдельные ядерные частицы

ТЗЧ — тяжелые заряженные частицы

ВЭП - высокоэнергичные протоны

ОЗУ — статическое оперативное запоминающее устройство ЛПЭ — линейные потери энергии ОС - одиночный сбой

КМОП — комплементарный металл-оксид-полупроводник КО - катастрофический отказ РЭА — радиоэлектронная аппаратура ТЭ - тиристорный эффект

ИИ КП — ионизирующее излучение космического пространства