Методики экспериментальных исследований многократных сбоев в КМОП микросхемах статических оперативных запоминающих устройств при воздействии отдельных ядерных частиц тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.05, кандидат наук Боруздина, Анна Борисовна

• Боруздина, Анна Борисовна
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Боруздина, Анна Борисовна

Содержание

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы 4

Глава 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭФФЕКТОВ МНОГОКРАТНЫХ 10

СБОЕВ, ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОТДЕЛЬНЫХ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ

1.1. Классификация эффектов многократных сбоев, особенности и 10 тенденции проявления

1.2. Методические и технические средства экспериментальной 26 регистрации многократных сбоев

1.3. Комплексный анализ проблемной ситуации и постановка 30 задачи исследования и оценки многократных сбоев в статических ОЗУ

1.4. Выводы по разделу 33

Глава 2. МЕТОДИКИ ОЦЕНКИ КРАТНОСТИ СБОЕВ В КМОП 35

СТАТИЧЕСКИХ ОЗУ

2.1. Инженерная модель многократных сбоев для задач 35 предварительной оценки чувствительности

2.2. Методика экспериментальных исследований многократных 48 сбоев в физически соседних ячейках

2.3. Общая методика испытаний и экспериментальных 53 исследований физических многократных сбоев в микросхемах статических ОЗУ при воздействии отдельных ядерных частиц

2.4. Методики экспериментальных исследований многократных 55 сбоев в ячейках, относящихся к одному логическому блоку

2.5. Выводы по разделу 60

Глава 3. РАЗВИТИЕ МЕТОДИЧЕСКИХ И ТЕХНИЧЕСКИХ 62

СРЕДСТВ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ СТАТИЧЕСКИХ ОЗУ К ЭФФЕКТАМ МНОГОКРАТНЫХ СБОЕВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОТДЕЛЬНЫХ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ

3.1. Базовый алгоритм определения критического режима для 62 выявления многократных сбоев

3.2. Аппаратно-программный комплекс для регистрации эффектов 82 многократных сбоев

3.3. Выводы по разделу 86

Глава 4. МЕТОДЫ ПОВЫШЕНИЯ СТОЙКОСТИ СТАТИЧЕСКИХ 88 ОЗУ К ЭФФЕКТАМ МНОГОКРАТНЫХ СБОЕВ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОТДЕЛЬНЫХ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

4.1. Результаты экспериментальных исследований 88

4.2. Влияние электрических режимов и условий работы 95 микросхем статических ОЗУ на чувствительность к эффекту многократных сбоев

4.3. Рекомендаций по повышению стойкости микросхем 99 статических ОЗУ к эффектам многократных сбоев

4.4. Выводы по разделу 107 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 109 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 113 СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ 121

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Методики экспериментальных исследований многократных сбоев в КМОП микросхемах статических оперативных запоминающих устройств при воздействии отдельных ядерных частиц»

ВВЕДЕНИЕ. Общая характеристика работы

Диссертация направлена на решение актуальной научно-технической задачи по разработке и внедрению методических и технических средств экспериментальных исследований эффектов многократных сбоев в микросхемах статических оперативных запоминающих устройств нового поколения при воздействии отдельных ядерных частиц (тяжелых заряженных частиц и высокоэнергичных протонов), имеющей существенное значение для создания новых и совершенствования существующих элементов и устройств систем управления, вычислительной техники и целевой аппаратуры военного, космического и двойного назначения, повышения их функциональных и эксплуатационных характеристик, а также эффективности применения.

Актуальность темы диссертации

Современные микросхемы, изготовленные по субмикронным проектным нормам (менее 0,25 мкм), характеризуются высокой чувствительностью к одиночным радиационным эффектам (ОРЭ) от отдельных ядерных частиц (ОЯЧ). Для микросхем статических оперативных запоминающих устройств (СОЗУ) одним из характерных ОРЭ является эффект сбоев, приводящий к потере информации. Уменьшение проектных норм приводит к уменьшению площади логического элемента и расстояний между соседними логическими элементами, что повышает вероятность одновременного возникновения сбоев в нескольких элементах от воздействия одной ОЯЧ.

Эффекты возникновения сбоя в двух или более логических элементах от воздействия одной ОЯЧ называют многократными сбоями (МС) и по числу сбившихся элементов характеризуются кратностью. При этом многократные сбои могут возникать в физически соседних ячейках (физические МС) и в ячейках, относящихся к одному логическому блоку (логические МС). Парирование логических МС в СОЗУ требует сложных и специальных мер коррекции, позволяющих исправлять несколько сбившихся бит в логическом слове (коды по типу Рида-Соломона и т.п.), применение которых в аппаратуре требует специального учета на этапе проектирования.

На момент начала работы в практике проведения экспериментальных исследований уровней сбоеустойчивости СОЗУ, эффекты МС не учитывались. Тогда вследствие проявления эффекта физических МС могло наблюдаться отсутствие насыщения зависимости сечения сбоев от уровня линейных потерь энергии (ЛПЭ), и определенное в эксперименте значение сечения насыщения было завышенным относительно реального зна-

чения сечения эффектов сбоев. Данное обстоятельство требовало неоправданно избыточных усилий по коррекции ОС в космической аппаратуре. Отсутствие данных о чувствительности микросхем к эффекту логических MC может привести к ситуации, когда системы коррекции информации окажутся не эффективными при эксплуатации.

Основным подходом, позволяющим предотвратить возникновение логических MC в СОЗУ, является топологическое разнесение элементов памяти, относящихся к одним логическим блокам. Шаг разнесения элементов должен быть достаточным для того, чтобы возникновение физического MC не приводило к возникновению логического MC. Однако увеличение шага разнесения элементов приводит к снижению быстродействия и увеличению площади разрабатываемого изделия. Учет эффекта физических MC (в т.ч. максимальной кратности сбоев) на этапе проектирования изделия позволяет оптимизировать шаг разнесения элементов в накопителе, выбирая его достаточным для предотвращения логических MC, но не избыточным.

В связи с этим актуальной является задача разработки методических и технических средств экспериментальных исследований MC в микросхемах памяти. Решение данной задачи основывается на моделировании и систематизации закономерностей проявления эффекта MC; анализе условий при проведении экспериментальных исследований, влияющих на кратность сбоев; разработке эффективных методик и доработки существующего экспериментального комплекса для выявления и регистрации MC, возникающих в физически соседних ячейках и в ячейках, относящихся к одному логическому блоку.

Состояние исследований по проблеме

Исследованию эффекта возникновения многократных сб^оев в микросхемах памяти за рубежом посвящены работы таких авторов как S. Büchner, M. Raine, G. Hubert, P. Roche, D. Giot, G. Gasiot и пр. В области методов регистрации MC можно отметить работы авторов A.M. Chugg, К. Johansson, М.А. Bajura, Р. Reviriego, J.A. Maestro. Однако в работах указанных авторов отсутствуют детальные описания методических подходов к регистрации MC при проведении экспериментальных исследований. Кроме того, в данных подходах накладываются жесткие ограничения на интенсивность потока частиц при эксперименте (не более 1 частицы за цикл считывания информации), что требует больших временных затрат.

В России на момент начала работы над диссертацией в литературе было много работ, посвященных тематике контроля и прогнозирования сбоеустойчивости микросхем СОЗУ (к.т.н. Яненко А.В., к.т.н. Осипенко П.Н., д.т.н. Стенин В.Я, к.т.н. Уланова А.В.), но практически не встречалось работ, посвященных МС. Можно отметить работы д.т.н. А.И. Чумакова (НИЯУ МИФИ), посвященные задаче определения понятия и параметров чувствительной области к эффекту МС, д.т.н. Г.И. Зебрева (НИЯУ МИФИ) и В.В. Емельянова (ФГУП НИИП) в части методов экспериментальных и аналитических оценок чувствительности микросхем к эффектам МС.

Имеющиеся на момент начала работы аппаратно-программные средства радиационного эксперимента не обеспечивали возможность проведения полноценного автоматизированного контроля н диагностирования чувствительности статических ОЗУ (СОЗУ) к эффектам МС в реальном времени непосредственно в процессе облучения. Отсутствие методик выявления МС снижало уровень достоверности исследований сбоеустойчивости микросхем СОЗУ.

Таким образом, возникла необходимость проанализировать и развить методы регистрации МС в СОЗУ, разработать инженерную модель МС, создать и внедрить в экспериментальную практику эффективные методики экспериментальных исследований МС в физически соседних ячейках и ячейках, относящихся к одному логическому блоку, а также разработать аппаратно-программные средства контроля МС в СОЗУ, удовлетворяющие требованиям и условиям эксперимента.

Целыо диссертации являлась разработка научно обоснованных методических и технических средств экспериментальных исследований эффектов многократных сбоев в микросхемах статических оперативных запоминающих устройств при воздействии отдельных ядерных частиц (тяжелых заряженных частиц и высокоэнергетичных протонов) космического пространства.

Указанная цель достигается решением в работе следующих задач:

- Разработка инженерной модели возникновения МС в физически соседних ячейках СОЗУ, позволяющей прогнозировать чувствительность к МС без проведения испытаний;

- Разработка, верификация и внедрение в практику методик оценки сбоеустойчивости СОЗУ с учетом МС, с целыо получения экспериментальных данных, позволяющих оптимизировать схемы коррекции информации в аппаратуре;

- Развитие аппаратно-программных средств исследований и испытаний СОЗУ на стойкость к воздействию ОЯЧ по эффектам МС при с учетом критичных режимов работы и условий эксперимента (включая температуру и угол падения частиц);

- Апробация и внедрение разработанных методических и технических средств при приведении экспериментальных исследований СОЗУ для повышения их достоверности и информативности.

Научная новизна работы

1. Выявлены, изучены и систематизированы условия при проведении экспериментальных исследований, влияющие на кратность сбоев в микросхемах СОЗУ при воздействии ОЯЧ.

Установлено, что условия при проведении экспериментальных исследований, могут влияют на кратность регистрируемых МС. Объяснены механизмы, приводящие к влиянию угла падения частиц, записанной информации и температуры среды на кратность МС.

2. Предложена инженерная модель МС, позволяющая проводить оценку пороговых линейных потерь энергии (ЛПЭ) для микросхем СОЗУ к эффекту МС, основываясь на данных о технологии изготовления и проектных нормах.

Инженерная модель позволяет предварительно оценить порог чувствительности к эффектам МС на этапе выбора элементной базы для проектирования аппаратуры. В основе модели лежит аналитическая оценка соотношения пороговых ЛПЭ ОС и МС в зависимости от проектных норм изготовления.

3. Предложена оригинальная методика экспериментальных исследований МС в физически соседних ячейках микросхем памяти, позволяющая обосновано сократить время проведения эксперимента на стойкость к воздействию ОЯЧ.

Методика допускает накапливать сбои между циклами анализа карты сбоев, основываясь на вычислении вероятности формирования МС из ОС, возникших в физически соседних ячейках. Вычисление вероятности такого события проводится исходя из максимальной кратности сбоев, возникающих в СОЗУ при проведении исследований. Практическая значимость работы:

1. Разработана методика экспериментальных исследований МС в ячейках микросхем СОЗУ, относящихся к одному логическому блоку, позволяющая дать заключение о

возможности повышения сбоеустойчивости с помощью применения схем коррекции информации.

2. Предложен базовый алгоритм выбора критичных режимов для проведения экспериментальных исследований микросхем СОЗУ для определения чувствительности к ОЯЧ по эффектам МС.

3. Разработан аппаратно-программный комплекс на базе аппаратуры National Instruments и программного обеспечения LabView, позволяющий регистрировать эффекты МС непосредственно в процессе радиационного эксперимента с отображением карты сбоев с учетом критического режима работы, а также обеспечивать проведение испытаний при различных углах воздействия на испытательном стенде «ИС ОЭПП» на базе циклотрона «У-400М» (ЛЯР ОИЯИ, г. Дубна Московской области) и в диапазоне температур.

4. Полученные оригинальные результаты экспериментальных исследований 6 типов как отечественных, так и иностранных микросхем СОЗУ вошли в отчетные материалы по различным НИОКР («2011-16-426-ЭКБ-60-011-01», «Остров», « «Засечка-8», «Основа-Память-1»), выполненных по заказам Минпромторга, Минобороны РФ, предприятий промышленного и космического комплекса.

5. Результаты диссертации внедрены в ОАО «ЭНПО СПЭЛС» и ИЭПЭ НИЯУ МИФИ в качестве базовой процедуры радиационных испытаний микросхем памяти на стойкость к эффектам МС при воздействии ОЯЧ.

Результаты, выносимые на защиту:

•Инженерная модель возникновения МС в физически соседних ячейках памяти микросхем СОЗУ.

•Методика экспериментальной регистрации МС в физически соседних ячейках микросхем СОЗУ, позволяющая сокращать время проведения эксперимента.

• Методика экспериментальных исследований МС в ячейках микросхем СОЗУ, относящихся к одному логическому блоку, позволяющая дать заключение о возможности повышения сбоеустойчивости микросхемы с помощью применения схем коррекции информации.

• Базовый алгоритм проведения экспериментальных исследований чувствительности микросхем СОЗУ к эффекту МС при воздействии ОЯЧ.

• Аппаратно-программный комплекс, отличающийся возможностью количественного учета эффекта МС с определением кратности сбоя в режиме реального времени с учетом критичных условий и режимов работы микросхем СОЗУ при проведении экспериментальных исследований.

Апробация работы.

Основные результаты диссертации докладывались на российских научных конференциях «Радиационная стойкость электронных систем» (г.Лыткарино, 2011-2014 гг.); международных конференциях по радиационным эффектам в компонентах и системах (The Conference on Radiation Effects on Components and Systems - RADECS) (Биарриц, Франция - 2012 г., Оксфорд, Великобритания -2013 г.); межотраслевых Школах-семинарах «Радиационные испытания» (г. Дубна, 2012, 2013 гг.); научной конференции "Электроника, микро- и наноэлектроника" (г. Суздаль, 2013 гг.); 14-ом ежегодном научно-практическом семинаре «Проблемы создания специализированных радиационно-стойких СБИС на основе гетероструктур» (Нижний Новгород, 2014); научных сессиях НИЯУ МИФИ (Москва, 2012-2015 гг.); 2-й Международной конференции по Радиации и Дозиметрии в различных областях исследований (2th International Conference on Radiation and applications in Various Fields of research «RAD 2014») (Ниш, Сербия, 2014 г.); 9-й молодежной научно-технической конференции «Высокие технологии в атомной отрасли. Молодежь в инновационном процессе» (Нижний Новгород, 2014); 6-й Всероссийской научно-технической конференции «Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем - 2014» (МЭС-2014) (Зеленоград, 2014г.).

Публикации: Основные результаты диссертации опубликованы в 25 работах (в период с 2011 по 2014 гг.), в том числе в 6 работах из перечня ВАК, в 3 работах в базе данных Scopus.

При участии автора была разработана программа для ЭВМ «SEUSIM» для моделирования сбоев в КМОП КНИ и КМОП ИС на объемном кремнии при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ) или при импульсном ионизирующем воздействии (ИИВ) (свидетельство о государственной регистрации № 2014662253).

Объем и структура диссертации: Диссертация содержит 121 страницу, в том числе 75 рисунков, 6 таблиц, список литературы из 122 наименований и состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературных источников.

ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЭФФЕКТОВ МНОГОКРАТНЫХ СБОЕВ, ОСОБЕННОСТИ ПРОЯВЛЕНИЯ И РЕГИСТРАЦИИ ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ОТДЕЛЬНЫХ ЯДЕРНЫХ ЧАСТИЦ 1.1 Классификация эффектов многократных сбоев, особенности и тенденции проявления Микродозиметрические радиационные эффекты в микросхемах СОЗУ Микросхемы памяти являются важнейшими компонентами современной радиоэлектронной аппаратуры, которые во многих случаях определяют их радиационную стойкость и сбоеустойчивость [1-5]. По мере увеличения степени интеграции современных микросхем памяти и связанного с этим уменьшением геометрических размеров их активных элементов все большую роль начинают играть радиационные эффекты от воздействия отдельных ядерных частиц (ОЯЧ), а именно - локальные радиационные (микродозиметрические) эффекты (рисунок 1.1) [6-8].

Рисунок 1.1 -Тенденция проявления радиационных эффектов в микросхемах от воздействия ОЯЧ [6]

Локальные радиационные эффекты или эффекты от ОЯЧ возникают в микросхемах СОЗУ вследствие больших локальных ионизационных или структурных потерь энергии в чувствительных объемах элементов СОЗУ от первичных или вторичных ОЯЧ.

Подобные эффекты приводят к сбоям или отказам РЭА в условиях воздействия ядерных частиц высоких энергий, в первую очередь, специальных факторов космического пространства [9-11]. Очевидно, что в этом случае существенную роль играют процессы стохастической природы взаимодействия ИИ с веществом. На характер иониза-

циошюй реакции СОЗУ будут оказывать влияние флуктуации энерговыделения от ОЯЧ, геометрические факторы (расположение трека ядерной частицы внутри микрообъема) и т.п.

В настоящее время наиболее изучены микродозиметрические эффекты от ОЯЧ космического происхождения, вызывающих сбои и отказы СОЗУ за счет объемной ионизации [4]. При выделении ОЯЧ значительной энергии в активном микрообъеме элемента КМОП СОЗУ могут проявляться следующие основные эффекты [10-13] (табл. 1.1):

- ложные срабатывания (одиночные сбои) ячеек памяти;

- многократные сбои из-за образования одиночных сбоев в соседних ячейках;

- тиристорные эффекты в четырехслойной паразитной структуре («защелкивание» -ЫсЬир), за исключением КНИ.

Таблица 1.1 - Виды локальных объемных ионизационных эффектов

Эффект Обозначение Описание

Одиночный сбой 8Еи инверсия логического состояния ячейки памяти или триггера

Физические многократные сбои мси инверсия логического состояния нескольких физически соседних ячеек памяти

Логические многократные сбои мви инверсия логического состояния нескольких ячеек памяти, относящихся к одному логическому блоку

Защелкивание БЕЬ включение паразитной 4-х р-п-р-п структуры, приводящее к резкому увеличению тока в цепи питания

«Залипание» бита ЭЕРВ отказ ячейки памяти из-за деградации характеристик, обусловленных поверхностными эффектами

Одиночный отказ БЕНЕ катастрофический отказ элемента из-за сильной локальной деградации отдельного элемента СБИС

Классификация эффектов МС и тенденции проявления Важной особенностью современных субмикронных микросхем памяти при эксплуатации в условиях космического пространства является вероятность одновременного переключения нескольких внутренних логических элементов при прохождении одной ОЯЧ [14- 17]. Такие переключения называются многократными сбоями (МС) и возникают в нескольких (двух и более) битах памяти от воздействия одной частицы.

Эффекты МС можно разделить на: (1) многократные физические сбои - сбои в физически соседних ячейках; (2) многократные логические сбои - сбои в одном логическом слове. Проведенный автором анализ классификации эффектов МС согласно зарубежным литературным источникам приведен таблице 1.2. Видно, что в зарубежной литературе и стандартах имеются некоторые расхождения в определениях, которые были

учтены автором при разработке отечественной терминологии в части МС в нормативном документе (РД 134-0210-2013). Таблица 1.2 - Классификация эффектов МС.

Эффект Наименование Определение Источник

Логический МС Multiple bit upset (MBU) Возникновение сбоя в двух или более ячейках, относящихся к одному логическому блоку, от воздействия одной ОЯЧ [19,21]

Single word multiple bit upset (SMU) [18]

Физический МС Multiple cell upset (MCU) Возникновение сбоя в двух или более физически соседних ячейках от воздействия одной ОЯЧ [18,19,21]

Многократный сбой (МС) Multiple bit upset (MBU) Возникновение сбоя в двух или более физически соседних ячейках или нет от воздействия одной ОЯЧ [20, 22]

Для сбоев от ОЯЧ тенденция возрастания интенсивности сбоев на бит с переходом

к меньшим проектным нормам, наблюдавшаяся в течение многих лет, сохраняется в суб-100 нм диапазоне. Как показано на рисунке 1.2 интенсивность сбоев достигает максимума при 130 нм и затем уменьшается, это вызвано в первую очередь замедлением масштабирования напряжения питания при сохранении масштабирования площади транзистора, которое с одной стороны приводит к уменьшению порогового заряда, а с другой стороны к уменьшению эффективности собирания заряда меньшими по площади переходами [23-25]. Важно отметить, что интенсивность сбоев на схему продолжает увеличиваться, т.к. степень интеграции растет быстрее, чем уменьшается интенсивность сбоев на бит.

1,00

m

о_

о 1? ю л

О X

л

У-

и о

X £0 S

о

X Щ

1-X S

0,10

0,01

—J-1-Г-

180 130 90 65 45 32 22

Технологический процесс, нм

Рисунок 1.2 - Тенденция изменения интенсивности сбоев при переходе к меньшим проектным нормам [25]

100.0%

# 10.0% о

о; §

4 1.0%

0.1% о

Рисунок 1.3

50 100 150 200

Технологический процесс, нм - Увеличение доли многократных сбоев при переходе к меньшим проектным нормам [26]

Другой важной тенденцией является возрастание кратности сбоев [23, 25] (рисунок 1.3 демонстрирует экспоненциальный рост доли многократных сбоев с уменьшением проектных норм) что приводит к тому, что уменьшение проектных норм после 90 нм не дает эффекта снижения сечения насыщения (см. рисунок 1.4). К примеру, для 65нм КМОП технологии сбои, кратностью более двух, составляют до 90% от всех сбоев при воздействии ионами с линейными потерями энергии более 34 МэВ-см2/мг [23] (см. рисунок 1.5). Рост кратности сбоев обусловлен как уменьшением величины критического заряда, требуемого для переключения ячейки памяти, так и уменьшением расстояний между чувствительными областями соседних ячеек памяти.

ю со

X

О

0

0> Е

1

ф

т <и о

100

10

130пт

65пт

10 2 ЛПЭ, МэВ см /мг

100

Рисунок 1.4 - Сечения ОС в микросхемах, изготовленных по объемной технологии 130,

90 и 65 нм [23]

100%

□ МСи(>5)

□ МС1)(5)

□ МСи(4)

■ МСи(З) О МС11(2)

■ БЕи

90 нм 65 нм

Проектные нормы, нм Рисунок 1.5 - Кратность сбоев в СОЗУ 90 и 65 нм при воздействии ионов Кг [23]

Проведенный автором анализ классов объектов, для которых характерно возникновение эффектов МС показал, что в основном это микросхемы памяти типа ОЗУ (ДОЗУ и СОЗУ), а также устройства, в состав которых входят данные блоки (таблица 1.3) [18, 27]. Также возникновение МС в физически соседних ячейках возможно в микросхемах ФЛЭШ-памяти, изготовленных по проектным нормам менее 50 нм [28], и, соответственно, микросхемах ПЛИС и микроконтроллерах, содержащих блоки ФЛЭШ-памяти.

Технология Семейство Функциональное назначение * О н и о МС ¡Функциональные сбои Иголки

КМОП, БиКМОП и КНИ Цифровые СОЗУ + + + + -

ДОЗУ + + + + -

ПЛИС + + + + +

ФЛЭШ + + + + -

Микропроцессоры/ микроконтроллеры + + + + +

Смешенные ЦАП + + - + +

АЦП + + - + +

Примечание: * исключая КНИ

Механизмы возникновения МС в микросхемах СОЗУ Ионизационная реакция элемента определяется дрейфовыми и диффузионными процессами собирания заряда р-п переходом с трека ОЯЧ [4]. Дрейфовая составляющая достаточно короткая (единицы пс), но по амплитуде на порядок больше, чем диффузионная составляющая. Рассматривая условия возникновения ОС, справедливым является утверждение, что наиболее критичным с точки зрения порога сбоев является условие попадания ТЗЧ в центр чувствительной области [4, 29, 30] (рисунок 1.6 а). При этом порог возникновения ОС в основном определяется дрейфовыми процессами собирания заряда. Для объемной КМОП технологии важную роль в возникновении физических МС в СОЗУ играют процессы, протекающие на расстоянии единиц микрон от трека иона, что значительно больше радиуса самого трека [31, 32].

Для характеризации чувствительности элемента к воздействию ОЯЧ используется понятие чувствительной области (40), под которой в случае сбоев в СОЗУ подразумевается область ячейки памяти, в которой генерация заряда, достаточного для переключения ячейки, приводит к возникновению эффекта сбоя. Рассмотрение механизмов, приводящих к возникновению эффекта неотделимо от понятия ЧО. Для ячейки

памяти СОЗУ 40 к эффектам ОС традиционно считаются стоковые области закрытых транзисторов [4]. Понятие 40 к эффектам МС является комплексным, т.к. в зависимости от механизма, приводящего к эффекту МС, в качестве 40 могут выступать различные структуры. Возникновение МС возможно в результате одновременного или отдельного действия различных механизмов, среди которых можно выделить 5 основных:

1. Диффузия заряда в нескольких чувствительных областях соседних ячеек памяти Возникновение МС в результате процесса диффузии обусловлено собиранием заряда с трека заряженной части, которая проходит в непосредственной близости от нескольких чувствительных областей разных ячеек памяти [33] (рисунок 1.6 б). Переключение ячейки памяти при действии данного механизма в основном происходит за счет собирания заряда стоковыми областями закрытых п-канальных транзисторов - областей наиболее чувствительных к сбоям.

При этом характерной является зависимость кратности сбоев от ЛПЭ частиц [3436]. Увеличение концентрации носителей в подложке с ростом ЛПЭ иона, приводит к ситуации, когда потенциально может сбиться большее число ячеек и, как следствие, возрасти кратность сбоев и сечение эффектов сбоев.

П

ион

-Ь

р-подложка

Л 1 П+

""Ш - * * 1

р-подпожка г

ион

(а) (б)

Рисунок 1.6 - Наиболее критичные условия для возникновения ОС (а) и МС (б) в микросхемах КМОП СОЗУ от воздействия ТЗЧ

В технологии «кремний на диэлектрике» КНС и КНИ (далее по тексту - КНИ -«кремний на изоляторе») СОЗУ возникновение физических МС в результате действия данного механизма не характерно, что связано с меньшей областью собирания заряда (рисунок 1.7).

тзч

Рисунок 1.7 - Область собирания заряда при воздействии ТЗЧ в СОЗУ, изготовленных по объемной КМОП (а) и КМОП КНИ технологии (б).

2. Паразитный биполярный эффект Паразитный биполярный эффект является основным механизмом, влияющим на максимальную кратность МС в современных КМОП СОЗУ [37, 38]. Проявление данного эффекта заключается в возникновении паразитного биполярного транзистора, образованного переходом сток/исток при воздействии ТЗЧ (рисунок 1.8). В работах [23, 39, 40] представлены результаты моделирования для структур 90 и 65 нм, свидетельствующие о существенном влиянии паразитного биполярного эффекта на максимальную кратность сбоев и их долю от общего числа событий. В работе Amusan [41] представлены результаты моделирования для технологии 130 нм, свидетельствующие о том, что паразитный биполярный эффект проявляется сильнее в р-канальных транзисторах, чем в n-канальных транзисторах.

NMOS Device PMOS Device

npn БТ в n-канальном транзисторе и паразитного рпр БТ р-канальном транзисторе.

Эффективным способом предотвращения возникновения паразитного БТ при воздействии ОЯЧ является обеспечение непосредственного контакта к карману в каждой ячейке памяти, а не с шагом в п ячеек. Также необходимо учитывать зависимость биполярного эффекта от параметров кармана [42, 43]. Применение различных технологических опций, оказывающих влияние на данный механизм возникновения МС, будут более подробно рассмотрены в Главе 4.

Стоит различать паразитный БТ в объемной КМОП технологии и КНИ технологии. Причиной возникновения эффектов ОС в КНИ СОЗУ при воздействии ОЯЧ является также паразитный биполярный эффект, но в качестве базы паразитного БТ выступает тело транзистора [44]. Эффективное подавление биполярного усиления может быть достигнуто с помощью контактов к телу транзистора (рисунок 1.9), препятствующих повышению потенциала в теле транзистора и открыванию истокового перехода [45, 46, 47]. Однако это не решает данную проблему полностью, так как эффективное сопротивление заземления обычно составляет несколько кОм, что оказывается недостаточным для быстрого рассасывания избыточного заряда. Поэтому биполярный эффект может появляется и в схемах с заземленным телом.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Боруздина, Анна Борисовна, 2014 год

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. АЛО. Никифоров, В.А. Телец, А.И. Чумаков. Радиационные эффекты в КМОП интегральных схемах,- М.:Радио и связь, 1994.- 180 с.

2. G.C. Messenger, M.S. Ash. Single Event Phenomena. - N.Y.:Chapman&Hall, 1997. - 368 P-

3. The Radiation Design Handbook. European Space Agency. - ESTEC, Noordwijk, the Ne-derland, 1993 - 444 p.

4. Чумаков А.И. Действие космической радиации на ИС. М.: Радио и связь, 2004, 320 с.

5. А.И. Чумаков. Радиационные эффекты в ИС от отдельных ядерных частиц/Модель космоса: Научно-инфорхмационное издание: В 2 т./Под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова. - Т.2: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. М.: КДУ, 2007, с.494-518

6. P. Е. Dodd, М. R. Shaneyfelt, J. R. Schwank, J. A. Felix. Current and Future Challenges in Radiation Effects on CMOS Electronics. IEEE TRANSACTIONS ON NUCLEAR SCIENCE, VOL. 57, NO. 4, AUGUST 2010, pp. 1747-1763.

7. P. Roche, G. Gasiot, K. Forbes, V. O'Sullivan, V. Ferlet, "Comparison of soft error rate for SRAMs in commercial SOI and bulk below the 130-nm technology node," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 50, no. 6, pp. 2046-2454, Dec. 2003.

8. A. I. Chumakov, A. V. Afonin, and V. A. Polunin, "Features of energy release in microvolumes of VLSI elements upon the effect of neutron radiation," Russian Microelectronics, vol. 42, no. 7, pp. 424-427, 2013.

9. Ionizing radiation affects in MOS devices and circuits./Ed. by T.P. Ma, P.V.Dressendorfer. - N.Y.: John Wiley and Sons, 1989. - 588 p.

10. P.T. McDonald et al. Non-random single event upset trends.-IEEE Transaction on Nuclear Science, 1989,v.NS-36, N6, p.2324-2329.

11. Newberry D/М/ SEU hardening approaches for VLSI logic circuits. - J. Radiation Effects, Res&Eng., v.6,#2, 1988, pp. 146-154.

12. Микропроцессоры для космических применений / П.Н. Осипенко // Электронные кохмпоненты. -2010. - № 1.

13. A. I. Chumakov, "A simplified procedure for estimating the 1С sensitivity to single-event upsets," Russian Microelectronics, vol. 27, no. 6, pp. 411-414, 1998.

14. J.A. Zoutendyk, L.D. Edmonds, L.S. Smith. Characterization of multiple bit errors from single-ion tracks in integrated curcuits. - IEEE Trans. On Nucl. Sci. , NS-36, 1989, pp. 2267-2270.

15. R.C. Martin, N.M. Ghoniem, Y. Song, J.S. Cable. The size of in charge tracks on single event multiple-bit upset. - IEEE Trans. On Nucl. Sci., NS-34, 1984, pp. 1305-1310.

16. J. A. Zoutendyk, H. R. Schwartz, and L. R. Nevill, "Lateral charge transport from heavy-ion tracks in integrated circuits," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 35, no. 6, pp. 1644-1647, Dec. 1988.

17. O. Musseau, F. Gardic, P. Roche, T. Corbiere, R. A. Reed, S. Buchner, P. McDonald, J. Melinger, L. Tran, and A. B. Campbell, "Analysis of multiple bit upsets (MBU) in CMOS SRAM," IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 43, no. 6, pt. 1, pp. 2879-2888, Dec. 1996.

18. ECSS-E-HB-10-12A, 17.-December2010.

19. M. Nicolaidis, Soft Errors in Modern Electronic Systems. Frontiers in electronic testing, Springer Science Business Media, vol. 41, LLC 2011.

20. M.A. Bajura, Y. Boulghassoul, R. Naseer, Models and Algorithmic Limits for an ECC-Based Approach to Hardening Sub-100-nm SRAMs. IEEE Trans. Nucl. Sci., vol.54, no.4, 2007, c. 935-945

21. К. Inievvski. Radiation effects in semiconductors. CRC Press, 2010, 422 p.

22. R. Velazco, P. Fouillat, R. Reis Radiation effects on embedded systems // Springer, 2007, 272 p.

23. D. Giot, P. Roche, G. Gasiot, J.-L. Autran. Heavy Ion Testing and 3-D Simulations of Multiple Cell Upset in 65 nm Standard SRAMs// IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 55, no. 4, pp. 2048-2054, Aug. 2008.

24. P. Roche, G. Gasiot, S. Uznanski, J.-M. Daveau. A Commercial 65nm CMOS Technology for Space Applications: Heavy Ion, Proton and Gamma Test Results and Modeling// IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 57, no. 4, pp. 2079-2088, Aug. 2010.

25. R. A. Reed, J. Kinnison, J. C. Pickel, S. Buchner, P. W. Marshall, S. Kniffin, and K. A. LaBel: Single-event effects ground testing and on-orbit rate prediction methods: the past, present, and future. IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 50(3), pp. 622 - 634, 2003, ISSN 00189499.

26. G. Gasiot, D. Giot, and P. Roche. Multiple Cell Upsets as the Key Contribution to the Total SER of 65 nm CMOS SRAMs and Its Dependence on Well Engineering // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 54, no. 6, Dec. 2007, pp.2468-2473.

27. D. V. Bobrovskii, O. A. Kalashnikov, and P. V. Nekrasov, "Anestimate of the FPGA sensitivity to effects of single nuclear particles," Russian Microelectronics, vol. 41, no.4, pp. 226-230,2012.

28. M. Bagatin, S. Gerardin, A. Paccagnella, V. Ferlet-Cavrois, Single and Multiple Cell Upsets in 25-nm NAND Flash Memories. IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 60, no. 4, Aug. 2013, pp. 2675-2681.

29. B.K. Зольников, И.П. Потатов, К.И. Таперо. Моделирование сбора заряда при воздействии тяжелых заряженных частиц в КМОП элементах микросхем, МЭС-2010.

30. A. I. Chumakov, "Evaluation of multibit upsets in integrated circuits under heavy charged particles," Russian Microelectronics, vol. 43, no. 2, pp. 91-95, 2014.

31. D. Radaelli, H. Puchner, S. Wong, S. Daniel. Investigation of Multi-Bit Upsets in a 150 nm Technology SRAM Device. IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 52, no. 6, Dec. 2005, pp. 24332437.

32. A. Pavlov. CMOS SRAM. Circuit design and parametric test in nano-scaled technologies. Process-Aware SRAM design and test. Springer, 2008, 203 p.

33. D. Giot, P. Roche, G. Gasiot, and R. Harboe-Sorensen. Multiple-Bit Upset Analysis in 90 nm SRAMs: Heavy Ions Testing and 3D Simulations// IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 54, no. 4, pp. 904-911, Aug. 2007.

34. S. Buchnerli, A. Campbell, T. Meehan et al. Investigation of single- ion multiple-bit upsets in memories on board a space experiment // RADECS - 1999. - Workshop. - pp. 218-254.

35. R. K. Lawrence, A. T. Kelly. Single Event Effect Induced Multiple-Cell Upsets in a Commercial 90 nm CMOS Digital Technology. IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 55, no. 6, Dec. 2008, pp. 3367-3374.

36. D. Munteanu, Member, IEEE, and J.-L. Autran, Modeling and Simulation of Single-Event Effects in Digital Devices and ICs, IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 55, no. 4, Aug. 2008, pp.1854-1878.

37. K. Osada, K. Yamaguchi, Y. Saitoh, T. Kawahara, "SRAM Immunity to Cosmic-Ray-Induced Multierrors Based on Analysis of an Induced Parasitic Bipolar Effect," IEEE Journal of solid-state circuits, vol. 39, no. 5, pp. 827-833, May 2004.

38. B. D. Olson, D. R. Ball, K. M.Warren, L. W. Massengill, N. F. Haddad, S. E. Doyle, and D. McMorrow, "Simultaneous single event charge sharing and parasitic bipolar conduction

in a highly-scaled SRAM design," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 52, no. 6, pt. 1, pp. 21322136, Dec. 2005.

39. V. Correas, F. Saigne, B. Sagnes, F. Wrobel, J. Boch, G. Gasiot, and P. Roche,"Prediction of Multiple Cell Upset Induced by Heavy Ions in a 90 nm Bulk SRAM," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, no. 4, pp. 2050-2055, Aug. 2009.

40. S.Uznanski, G.Gasiot, P. Roche, C. Tavernier, J.-L.Autran,"Single Event Upset and Multiple Cell Upset Modeling in Commercial Bulk 65-nm CMOS SRAMs and Flip-Flops," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 57, no. 4, pp. 1876-1883, Aug. 2010.

41. O. A. Amusan, A. F. Witulski, L. W. Massengill, В. L. Bhuva, P. R. Fleming, M. L. Alles, A. L. Sternberg, J. D. Black, and R. D. Schrimpf, "Charge collection and charge sharing in a 130 nm CMOS technology," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 53, no. 6, pt. 1, pp. 3253-3258, Dec. 2006.

42. G. Gasiot, D. Giot, and P. Roche, "Well engineering multiple cell upsets as the key contribution to the total SER of 65 nm CMOS SRAMs and its dependence on well engineering," IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 54, no. 6, pt. 1, pp. 2468-2473, Dec. 2007.

43. N. J. Gaspard, A. F. Witulski, N. M. Atkinson, J. R. Ahlbin, W. T. Holman , B. L. Bhuva , T. D. Loveless and L. W. Massengill "Impact of well structure onsingle-event well potential modulation in bulk CMOS", IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 58, no. 6, pp.2614 -2620, 2011.

44. G.I. Zebrev, M.S. Gorbunov, V.E. Shunkov, et.al., "Physical Modeling and Circuit Simulation of Hardness of SOI Transistors and Circuits for Space Applications", RADECS-2006 proceedings

45. Schwank J. R, Ferlet-Cavrois V, Shaneyfelt M. R. "Radiation effects in SOI technologies", IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 50, no.3, june. 2003, pp.522-538.

46. M. Raine, G. Hubert, M. Gaillardin, L.t Artola et al. Impact of the Radial Ionization Profile on SEE Prediction for SOI Transistors and SRAMs Beyond the 32-nm Technological Node// IEEE Trans. Nucl. Sei., Vol. 58, no. 3, June 2011.

47. Б.В. Василегин, B.B. Емельянов, К.И. Таперо, А.И. Озеров. Исследование влияния конструктивно-технологических параметров КНИ СОЗУ на чувствительность к воздействию тяжелых заряженных частиц // М.: Вопросы атомной науки и техники, серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру, выпуск 1, 2008 - с.133-138.

48. D.F. Heidel, P.W. Marshall, J.A. Pellish, K.P. Rodbell. Single-Event Upsets and Multiple-Bit Upsets on a 45 nm SOI SRAM. IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, no. 6, Dec. 2009, pp.3499-3504.

49. M. Raine, G. Hubert, M. Gaillardin, P. Paillet. Monte Carlo Prediction of Heavy Ion Induced MBU Sensitivity for SOI SRAMs Using Radial Ionization Profile// IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 58, no. 6, pp. 2607-2613, Dec. 2011.

50. N. Gaspard, S. Jagannathan, Z. Diggins, T. Reece et al., "Angled Flip-Flop Single-Event Cross Sections for Submicron Bulk CMOS Technologies", RADECS 2013 Proceedings.

51. T. L. Turflinger. Single Event Effects in Analog and Mixed-Signal Integrated Circuits // IEEE Trans. Nucl. Sei. 43,594 (1996).

52. P.C. Adell, R.D. Schrimpf, W.T. Holman, J. Boch, J. Stacey, P. Ribero, P. Strenberg, K.F. Galloway. Total-dose and single-event effects in DC/DC convertor control circi]uirity. -IEEE Trans, on Nucl. Sei. - 2003. Vol. 50, No 9, pp. 1867-1872.

53. S. Buchner, M. Baze, D. Brown, D. McMorrow, J. Melinger. Comparison of Error Rates in Combinational and Sequential Logic // IEEE Trans. Nucl. Sei. 44, 2209 (1997).

54. D. Lambert, F. Desnoyers, D. Thouvenot. Investigation of neutron and proton SEU cross-sections on SRAMs between a few MeV and 50 MeV // Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), 2009, pp. 148 - 154.

55. P. Hazucha, C. Svensson. Cosmic Ray Neutron Multiple-Upset Measurements in a 0.6-pm CMOS Process // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 47, no. 6, Dec. 2000, pp.2595-2602.

56.1. Chatterjee, B. L. Bhuva, S.-J. Wen, R. Wong. Alpha Particle induced Single-Event Error Rates and Scaling Trends in Commercial SRAM Cells // Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), 2011, pp. 232 - 237.

57. D. Truyen, J. Boch, B. Sagnes, Member, IEEE, N. Renaud, E. Leduc, S. Arnal, and F. Saigné. Temperature Effect on Heavy-Ion Induced Parasitic Current on SRAM by Device Simulation: Effect on SEU Sensitivity// IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 54, no. 4, Aug. 2007

58. T. Liu, J. Liu, C. Geng, Z. Zhang, F. Zhao, T. Tong, Y. Sun, H. Yao, S. Gu, K. Xi, J. Luo. Influence of Deposited Energy in Sensitive Volume on Temperature Dependence of SEU// Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), 2013.

59. B. Liu, S. Chen, B. Liang, Z. Liu, Z. Zhao. Temperature Dependency of Charge Sharing and MBU Sensitivity in 130-nm CMOS Technology // IEEE Trans. Nucl. Sei., Vol. 56, no. 4, Aug. 2009, pp. 2473-2479.

60. M. Bagatin, S. Gerardin, A. Paccagnella, C. Andreani, et al. Factors impacting the temperature dependence of soft errors in commercial SRAMs// Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), European Conference, pp. 100-106, 2008.

61. Я.А. Хетагуров, Ю.П. Руднев. Повышение надежности цифровых устройств методами избыточного кодирования. - М.: Энергия, 1974. - 272 с.

62. А.И. Чумаков. Методы защиты микросхем от единичных сбоев/Сб. научных трудов "Электроника и автоматизация в научных исследованиях"/Под ред. В.М. Рыбина. М.: Энергатомиздат, 1988. с.114-115.

63. A.A. Красшок, К.А. Петров, Особенности помехоустойчивого кодирования в радиа-ционно-стойких ОЗУ. Научная сессия НИЯУ МИФИ-2010, Том 1, с. 184-188.

64. HJ. Tausch, Simplified Birthday Statistics and Hamming EDAC. IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 56, no. 2, 2009, c. 474-478.

65. А.И. Чумаков. Эффективность помехоустойчивого кодирования для защиты ОЗУ от одиночных сбоев//СЭ. Сер. 3. Микроэлектроника. - 1985. - Вып.2. - с.47-50.

66. К.А. Петров, Методика оценки характеристик схем для исправления кратных ошибок в ОЗУ. «Молодежь и Наука», НИЯУ МИФИ, 2011, часть 1, с. 51-52.

67. К.А. Петров, Е.В. Ткаченко. Помехоустойчивое кодирование в кэш-памяти второго уровня микропроцессора // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов -М.: НИЯУ МИФИ, 2012, с. 166-168.

68. P. Reviriego, J. A. Maestro, S. Baeg, S. Wen, R. Wong. Protection of Memories Suffering MCUs Through the Selection of the Optimal Interleaving Distance // IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 57, no. 4, Aug. 2010, pp. 2124-2128.

69. R. C. Baumann. Radiation-induced soft errors in advanced semiconductor technologies// IEEE Trans. Device Mater. Reliab., vol. 5, no. 3, pp. 305-316, Sep. 2005.

70. R. C. Martin, N. M. Ghoniem. The size effect of ion charge tracks on single event multiple-bit upset// IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. NS-34, No. 6, pp. 1305-1309, Dec. 1987.

71. M. Raine , G. Hubert, P. Paillet, M. Gaillardin, et al. Implementing Realistic Heavy Ion Tracks in a SEE Prediction Tool: Comparison Between Different Approaches// IEEE Trans. Nucl. Sei., vol. 59, no. 4, pp. 950-957, Aug. 2012

72. A. Akkerman, J. Barak, D. Emfietzoglou. Ion and electron track structure and its effects in silicon: model and calculations," Nucl. Instr. and Meth. B, vol. 227, pp. 319-336, 2005.

73. Y. Yahagi, H. Yamaguchi, E. Ibe, H. Kameyama. A novel feature of neutron-induced multi-cell upsets in 130 and 180 nm SRAMs// IEEE Trans. Nucl. Sci., 2007, vol. 54, no 4, pp. 1030-1036.

74. K. Johansson, M. Ohlssonl, N. Olsson et al. Neutron induced single-word multiple-bit upset in SRAM // IEEE Trans. Nucl. Sci., 1999, vol. 46, no. 6, pp. 1427-1433.

75. Методика испытаний изделий электронной техники на стойкость к воздействию тяжелых заряженных частиц космического пространства по одиночным эффектам на испытательных стендах Роскосмоса с использованием ускорителей У-400, У-400М (определительные и контрольные испытания)» (ЦДКТ 1.027.001-2013).

76. P. Reviriego, J. A. Maestro A technique to calculate the MBU distribution of a memory under radiation suffering the event accumulation problem // RADECS, 2008, Workshop, pp. 393-396.

77. A.M. Chugg, M.J. Moutrie, A.J. Burnell, R. Jones. Statistical technique to measure the proportion of MBU's in SEE Testing // IEEE Trans. Nucl. Sci., 2006, Vol. 53, no. 6, pp. 31393144.

78. D. Falguere, S. Petit IEEE Trans. A Statistical Method to Extract MBU Without Scrambling Information // IEEE Trans. Nucl. Sci., 2007, Vol. 54, no. 4, pp. 920-923.

79. G.I. Zebrev, M.S. Gorbunov , R.G. Useinov , V.V. Emeliyanov , A.I. Ozerov , V.S. Anashin. Statistics and methodology of multiple cell upset characterization under heavy ion irradiation // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment, Vol. 775, March 2015, pp. 41-45.

80. Д.В. Бобровский, Г.Г. Давыдов, А.Г. Петров, А.В. Яненко, А.О. Ахметов, А.Б. Боруз-дина, О.А. Калашников, JI.H. Кессаринский, П.В. Некрасов, АЛО. Никифоров, А.В. Уланова. «Реализация базовых методов радиационных испытаний ЭКБ на основе аппаратно-программного комплекса аппаратуры National Instruments»// «Известия вузов. Электроника», №5(97), 2012 -М.: МИЭТ, 2012. - с. 91-104.

81. О. A. Kalashnikov, A.Y. Nikiforov. TID behavior of complex multifunctional VLSI devices // in Proc. 29th Int. Conf. on Microelectronics, MIEL 2014, Belgrade, Serbia, May 2014, pp. 455-458.

82. A.C. Тарараксин, A.A. Новиков. Аппаратно-программные средства контроля температуры образцов при испытаниях ЭРИ на ускорителе ионов, Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2012», научно-технический сборник, С. 221-222.

83. А. И. Чумаков, А. В. Яненко, Ю. И. Сыцько, А. С. Артамонов, А. Г. Баврин, II. В. Еремин, С. И. Майоров, С. А. Малюдин, А. Ю. Никифоров, Ю. И. Помазан, Физико-математическое моделирование эффектов от отдельных ядерных частиц в элементах интегральных схем, Инженерная физика, №2, Москва, 1999

84. Ю.И. Сыцько. Система численного физико-топологического двумерного моделирования процессов энерговыделения в полупроводниковых структурах (тезисы доклада) // Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-2003". - М.: МИФИ, 2003, вып.6. - С. 143-144.

85. A.IO. Никифоров. Физические основы лазерного имитационного моделирования объемных ионизационных эффектов в полупроводниковых приборах и ИС: нелинейная модель // Микроэлектроника, 2006, том 35, №3. - С.164-177.

86. М.С. Горбунов, П.С. Долотов, В.Е. Шунков, А.А. Антонов и пр. Сравнение сбое-устойчивости ячеек памяти статического КМОП ОЗУ с проектной нормой 65 им // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов - М.: НИЯУ МИФИ. 2013. с. 8-19.

87. А.Б. Боруздина, А.В. Уланова. Применимость методики подсчета многократных сбоев в СОЗУ, позволяющей уменьшить время проведения эксперимента // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов - М.: НИЯУ МИФИ. 2013. с. 20-26.

88. Y. Cao, Predictive Technology Model for Robust Nanoelectronic Design, Integrated Circuits and Systems, Springer Science+Business Media, LLC 2011.

89. A.B. Boruzdina, A.V. Ulanova, A.G. Petrov, V.A. Telets. Verification of SRAM MCUs calculation technique for experiment time optimization // Radiation and Its Effects on Components and Systems (RADECS), 2013 14th European Conference, pp. 1-4.

90. А.Б. Боруздина, A.JI. Васильев, А.Г. Петров. «Повторные сбои в ОЗУ при испытаниях на стойкость к воздействию отдельных ядерных частиц». // Радиационная стойкость электронных систем - «Стойкость-2014», выпуск 17, Москва, 2014, стр. 120122.

91. V. М. Barbashov. Modeling of functional failures in digital systems under the radiation effect// Automation and Remote Control, vol. 74, no. 4, pp. 671-678.

92. A. I. Chumakov, A.Y. Nikiforov, V. A. Telets, A. V. Yanenko, and A. V. Sogoyan. 1С space radiation effects experimental simulation and estimation methods // Radiation Measurements, vol. 30, no. 5, pp. 547-552, 1999.

93. A. I. Chumakov, A. L. Vasil'ev, A. A. Pechenkin, D. V. Savchenkov, A. S. Tararaksin, and A. V. Yanenko. Single-event-effect sensitivity characterization of LSI circuits with a laser-based and a pulsed gamma-ray testing facilities used in combination // Russian Microelectronics, vol. 41, no. 4, pp. 221-225, 2012.

94. A. I. Chumakov, A. A. Pechenkin, D. V. Savchenkov, A. S. Tararaksin,A. L. Vasil'ev, and A. V. Yanenko. Local laser irradiation technique for SEE testing of ICs // in Proc. 12th European Conf. on Radiation and its Effects on Components and Systems, RADECS-2011, Sevilla; Spain; Sept. 19 -23,2011, pp. 449-453.

95. Д. В. Савченков, А. С. Печенкин, Автоматизированный лазерный имитационный испытательный комплекс, 14-я Международная телекоммуникационная конференция молодых ученых и студентов «Молодежь и наука», Москва 2010.

96. А.И. Чумаков, А.В. Яненко, A.JI. Васильев, А.А. Печенкин, Д.В. Савченков. Методы оценки стойкости ЭКБ к локальным радиационным эффекта // Электронная кохмпо-нентная база космических систем. Мат. X науч.-техн. Конф., т. 10. - М. : МНТОРЭС им. А.С. Попова, филиал ФГУП «ГНПРКЦ «ЦСКБ-Прогресс»- «НПП «ОПТЕКС», 2011, с. 145-151.

97. С. Hafer, J. Mabra, D. Slocum, Т. Farris, A. Jordan. SEE and TID Results for a Radlard-by-Design 16 Mbit SRAM with Embedded EDAC, 2006 IEEE.

98. P. Milliken, R. Dumitru, C. Hafer, T.-W. Wu, R. Rominger, K. Bruno, T. Farris. Single Event Effects of Commercial and Hardened by Design SRAM. RADECS 2011 Proceedings.

99. Sandia national laboratories document SAND 2008-6983P.

100. А.Б. Боруздина, А.В. Уланова, А.Г. Петров. «Методика количественной оценки вклада многократных сбоев в общее число событий в ОЗУ от отдельных заряженных частиц». //Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов — М.: НИЯУ МИФИ, 2012, с.73-79

101. А.Б. Боруздина, Н.Г. Григорьев, А.В. Уланова. «Влияние топологического размещения ячеек в микросхемах памяти на кратность сбоев от ТЗЧ». //Микроэлектроника, том 43, номер 2, 2014-М.: Наука, 2014, с. 88-93

102. Л.Б. Боруздина. «Зависимость кратности сбоев от угла падения ТЗЧ относительно нормали к поверхности кристалла в микросхемах статических ОЗУ»// 16-я Международная телеккомуникационная конференция молодых ученых и студентов «МОЛОДЕЖЬ И НАУКА». Тезисы докладов. - Ч.1.М.: НИЯУ МИФИ, 2013, с.72-73

103. А.Б. Боруздина, А.В. Уланова, М.С. Горбунов, А.И. Чумаков. «Влияние угла падения тяжелых заряженных частиц и записанного кода на кратность сбоев в микросхемах СОЗУ». //Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем-2014. Сборник трудов. М.: ИППМ РАН, 2014. Часть 3. сЛ 81-184

104. О. Musseaul, F .Gardic, Р .Roche,Т. Corbiere, R.A. Reed, S. Buchner. Analysis of multiple bit upsets (MBU) in a CMOS SRAM // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 43, no. 6, Dec. 1996, pp.2879-2888.

105. K. P. Rodbell, D. F. Heidel, J.A. Pellish, P.W. Marshall, H.H.K. Tang. 32 and 45 nm Radiation-Hardened-by-Design (RHBD) SOI Latches // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 58, no. 6, Dec. 2011, pp. 2702-2710.

106. A. Maru, H. Shindou, T. Ebihara, A. Makihara et al. DICE-Based Flip-Flop With SET Pulse Discriminator on a 90 nm Bulk CMOS Process // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 57, no. 6, pp. 3602-3608, Dec. 2010

107. П.В. Степанов Сбоеустойчивость КМОП 65 iim ячеек памяти DICE с портом чтения // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов - М.: НИЯУ МИФИ. 2012. с. 61-64.

108. Ю.В. Катунин, В.Я. Стенин. Моделирование тригерных элементов 28 нм КМОП DICE при кратнохМ воздействии отдельных ядерных частиц // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов - М.: НИЯУ МИФИ. 2013. с. 39-44.

109. В.Я. Стенин, П.В. Степанов. Особенности проектирования сбоеустойчивых блоков КМОП ОЗУ на основе ячеек пахМяти DICE // Электроника, микро- и наноэлектроника. Сборник научных трудов - М.: НИЯУ МИФИ. 2013. с. 52-59.

110. Р. N. Osipenko, A. A. Antonov, А. V. Klishin, В. V. Vasilegin, М. S. Gorbunov, P. S. Dolotov, G. I. Zebrev, V. S. Anashin, V. V. Emeliyanov, A. I. Ozerov, A. I. Chumakov, A. V. Yanenko, and A. L. Vasil'ev. Fault-tolerant soi microprocessor for space applications // IEEE Trans. Nucl. Sci., Vol. 60, no. 4, pp. 2762-2767, 2013.

111. R.A. Reed, P.W. Marshall, U.S. Kim, P.J. MacNulty, B. Fodness. Evidence for Angular Effects in Proton-Induced Single-Event Upsets // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 49, no. 6, pp. 3038-3044, Dec. 2002.

112. А.В .Яненко. Методы и средства исследования радиационных эффектов в интегральных схемах запохминающих устройств с использованием локального воздействия: Диссертация на соиск. уч.ст. к.т.н. - М.: МИФИ, 2009.

113. World Wide Web: http://www.europractice-ic.com/technologies TSMC.php

114. Synopsys Sentaurus TCAD tools, World Wide Web: http://www.synopsys.com/products/tcad/tcad.html

115. Predictive Technology Model, World Wide Web: http://ptm.asu.edu

116. РД В 319.03.38

117. R.D. Schrimpf, D.M. Fleetwood. Radiation effects and soft errors in integrated circuits and electronic devices // Selected Topics in Electronics and Systems, vol.34,2004.

118. J. Barak. Empirical Modeling of Proton Induced SEU Rates // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 47, no. 3, pp. 545-550, 2000.

119. M. S. Gorbunov, P. S. Dolotov, A. A. Antonov, G. I. Zebrev, V. V. Emeliyanov, A. B. Boruzdina, A. G. Petrov, and A. V. Ulanova. Design of 65 nm CMOS SRAM for Space

Applications: A Comparative Study // IEEE Trans. Nucl. Sci., vol. 61, no. 4, pp. 15751582,2014.

120. А.Б. Боруздина, Н.Г. Григорьев, A.B. Уланова, П.К. Скоробогатов, А.Ю. Никифоров, В.А. Телец, А.И. Чумаков, А.В. Яненко. «Программа «SEUSIM» для моделирования сбоев в КМОП КНИ и КМОП ИС на объемном кремнии при воздействии отдельных ядерных частиц (ОЯЧ) или при импульсном ионизирующем воздействии (ИИВ). Версия 1.0». Номер свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ 2014662253

121. А. V. Kirgizova, A.Y. Nikiforov, N. G. Grigor'ev, I. V. Poljakov, and P. K. Skorobogatov. Dominant mechanisms of transient-radiation upset in CMOS RAM VLSI circuits realized in SOS technology // Russian Microelectronics, vol. 35, no. 3, pp. 162-176, 2006.

122. J. Maiz, S. Hareland, K. Zhang, and P. Armstrong. Characterization of multi-bit soft error events in advanced SRAMs// Int. Electron Devices Meeting (IEDM) Tech. Dig., pp. 21.4.1-21.4.4, 2003.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ОРЭ — одиночный радиационный эффект

ОЯЧ - отдельные ядерные частицы ТЗЧ - тяжелые заряженные частицы ВЭП - высокоэнергичные протоны

СОЗУ - статическое оперативное запоминающее устройство

ЛПЭ - линейные потери энергии

ОС - одиночный сбой

МС - многократный сбой

КНД - кремний на диэлектрике

КНИ - кремний на изоляторе

ИС - интегральная схема

КМОП - комплементарный металл-оксид-полупроводник

40 — чувствительная область

КО - катастрофический отказ

РЭА - радиоэлектронная аппаратура

ТЭ - тиристорный эффект