CC BY
140
КАЛАШНИКОВ1 Олег Арсеньевич, к.т.н., доцент; АРТАМОНОВ2 Алексей Сергеевич, к.т.н.; БОБРОВСКИЙ3 Дмитрий Владимирович; БОЙЧЕНКО4 Дмитрий Владимирович, к.т.н.; КЕССАРИНСКИЙ5 Леонид Николаевич; НЕКРАСОВ6 Павел Владимирович, к.т.н;
УЛАНОВА7 Анастасия Владиславовна, к.т.н.
СТАТИСТИЧЕСКИЙ РАЗБРОС ПОКАЗАТЕЛЕЙ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ ИНОСТРАННОГО ПРОИЗВОДСТВА
Представлен анализ разбросов значений доз отказа интегральных схем иностранного производства различных фирм-производителей. Установлено, что весьма распространены, более чем. двукратные разбросы, доз отказа одной партии интегральных схем. Приведено распределение разбросов по фирмам. — производителям, интегральных схем.
The analysis of the failure total doses variation, of different foreign, manufacturers integrated, circuits is presented. More than double difference of the failure total doses within a party proved, to be rather typical. The variations distribution for different manufacturers is presented.
Объемы выборок интегральных схем иностранного производства (ИС ИП) для проведения радиационных испытаний в ходе сертификации для применения в космической аппаратуре, как правило, не превышают 5 образцов (нередко всего 2 — 3 образца). Такие ограничения аргументируются как проблемами закупки, так и предположением о высокой стабильности параметров ИС ИП одной партии, в том числе показателей радиационной стойкости.
В целях анализа достоверности данного предположения проведен обзор результатов дозовых радиационных испытаний более чем ста партий разных типов ИС ИП, которые проводились в 2003 — 2010 гг. В каждом случае вычислялся разброс доз отказа образцов испытываемой
партии как отношение максимальной дозы отказа к минимальной:
Я = (DMAX / DM1N — 1)х100%. (1)
В ходе анализа выявлены как случаи полного отсутствия разброса (Я = 0 с точностью до погрешности дозиметрии и с учетом дискретности процедуры облучения и контроля), так и случаи более чем двукратного разброса доз отказа (Я > 100 %, таких результатов около 12%). Отмечен случай более чем тридцатикратного расхождения доз отказа двух образцов одной выборки (K6R4016V1D, ЯашБипд). Некоторые примеры зависимостей критериальных параметров ИС, характеризующие разбросы доз отказа, показаны на рис. 1 — 5 [1 — 4].
Поглощенная доза крад (Si)
Рис. 1. Дозовые зависимости тока потребления в активном режиме ИС конфигурационного постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) EPC1LI20N (Altera)
Поглощенная доза, крад (Si)
Рис. 2. Дозовые зависимости выходного напряжения образцов ИС линейного стабилизатора напряжения LT1117IST-3.3 (Linear Technology)
1 - начальник НТК-2 ОАО «ЭНПО «СПЭЛС»;2 — доцент НИЯУ «МИФИ»;3 — научный сотрудник ОАО «ЭНПО «СПЭЛС»;
4 - начальник НТК-3 ОАО «ЭНПО «СПЭЛС»;5 - инженер ИЭПЭ НИЯУ «МИФИ»;
6 — старший научный сотрудник ОАО «ЭНПО «СПЭЛС»; 7 — старший научный сотрудник ОАО «ЭНПО СПЭЛС».
SPEC_2011_SPT-1.indd 45
Поглощенная доза, крад (Si)
Рис. 3. Дозовые зависимости токов потребления образцов ОЗУAS7C4096-15JI (Austin)
Поглощенная доза, крад (Si)
Рис. 5. Дозовые зависимости токов потребления образцов ИС SNJ54ABT125W (Texas Instruments)
в
м
eS
Поглощенная доза, крад (Si)
Рис. 4. Дозовые зависимости токов потребления образцов ИС SNJ54ABT162245WD (Texas Instruments)
О 100 200 300 400 500 600
Разброс, %
Рис. 6. Распределение разбросов доз отказа
Дозовые зависимости тока потребления образцов БИС конфигурационного постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) EPC1LI20N (ф. Altera) показаны на рис. 1. Видно, что зависимости практически накладываются друг на друга, и разброс практически отсутствует (R = 3%). Распространенной является ситуация, характеризующаяся однотипной кинетикой радиационной деградации параметров различных образцов испытываемой партии ИС при различии исходных (до облучения) значений критического параметра (т.е. параметра, наиболее чувствительного к воздействию радиации и определяющего стойкость микросхемы). Причем нередко даже незначительный разброс исходных значений параметров приводит к существенному разбросу доз отказа образцов. На рис. 2 в качестве примера показаны дозовые зависимости выходных напряжений образцов линейного стабилизатора напряжения LT1117IST-3.3 (Linear Technology). Несмотря на незначительный разброс исходных значений выходных напряжений (не более 1%) и сход-
100
а
Рис. 7. Распределение разбросов доз отказа по фирмам-производителям ИС
16.01.2012 13:26:52
ный характер их дозовой деградации, разброс значений доз отказа составляет 140% (т.е. различие между наиболее стойким и наименее стойким образцами — почти 2,5 раза). Другая распространенная ситуация — различное радиационное поведение критического параметра у разных образцов одной партии микросхем. Несколько примеров приведены на рис. 3 — 5. В этих случаях разброс доз отказа может существенно превышать 100%. В примере, показанном на рис. 5, разброс трудно определить, т.к. один из образцов не отказывает.
На рис. 6 показана гистограмма распределения разбросов доз отказа всех испытанных ИС ИП [5]. Установлено, что в 40% случаев разброс не превышает погрешности дозиметрии (т.е. 20%). Разброс доз отказа еще 30% ИС не превышает 50%. В диапазоне значений разброса от 50% до 100% находятся еще 18% ИС, а у оставшихся 12% ИС разброс доз отказа оказался более чем двукратным.
Интерес представляет анализ разбросов доз отказа ИС ИП разных производителей (рис. 7). Число различных партий ИС каждой из представленных на рис. 7 фирм-про-изводителей составляло не менее 7. Видно, что стабильность показателей радиационной стойкости у разных фирм существенно различается. При этом можно отметить, что в целом разброс доз отказа сложных цифровых СБИС ниже, чем аналоговых и простых логических ИС. В то же время статистического материала недостаточно для рекомендаций по определению размера выборки для радиационных испытаний ИС конкретных производителей.
Таким образом, представляются необоснованными предположение об априорно высокой стабильности показателей радиационной стойкости ИС ИП и основанное на этом предположении сокращение размеров выборок для радиационных испытаний ■
Литература
1. Калашников О.А., Некрасов П.В., Демидов А.А. Функциональный контроль микропроцессоров при проведении радиационных испытаний./ Приборы, и техника эксперимента, 2009. — № 2. — С. 48 — 52.
2. Калашников О.А., Некрасов П.В., Соколов М.Н. и др. Экспериментальные исследования, радиационного поведения, микросхем. иностранного производства./ Научно-технический сборник «Радиационная, стойкость электронных систем. — Стойкость-2006». — М.: МИФИ, 2006. — С. 259 — 260.
3. Бобровский Д.В., Калашников О.А. Исследование дозовых радиационных эффектов ПЛИС ХИпх./ Научно-технический сборник ««Радиационная, стойкость электронных систем. — Стойкость-2007». — М.: МИФИ, 2007. — С. 203 — 205.
4. Ершова Е.В., Калашников О.А. Обзор сравнительных результатов радиационных испытаний интегральных схем иностранного производства./ Научно-технический сборник ««Радиационная, стойкость электронных систем. — Стойкость-2009». — М.: МИФИ, 2009. — С. 236 — 239.
5. Калашников О.А. Анализ разбросов показателей радиационной стойкости интегральных схем иностранного производства./ Научно-технический сборник ««Радиационная, стойкость электронных систем. — Стойкость-2009». — М.: МИФИ, 2009. — С. 23 — 24.
ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ АВТОРОВ
I. Требования к авторским материалам
1.Текст: ■ формат Microsoft Word; ■ поля документа - все по 2 см; ■ шрифт - Times New Roman, кегль 12; ■ межстрочный интервал - 1,5 (в таблицах - 1,0); ■ текст должен быть без отступов и переносов; ■ страницы должны быть пронумерованы -внизу справа
2. Рисунки (схемы, графики и т.п.), формулы - должны быть выполнены либо средствами Microsoft Word, либо в форматах EPS (предпочтительно), CDR, AI.
3. Фото - присылаются отдельными файлами в форматах TIFF (предпочтительно), PSD, IPEG, с разрешением не менее 300 dpi.
4. Список литературы должен быть представлен в соответствии с действующим ГОСТом
II. Сведения об авторах
■ Фамилия, полное имя и отчество автора (авторов, если их несколько); ■ ученая степень и ученое звание автора (авторов); ■ контактный телефон и E-mail автора (авторов); ■ места работы (учебы) и должности всех авторов1*
III. Аннотация
■ Статья должна сопровождаться краткой аннотацией и списком ключевых слов на русском и английском языках.
IV. Общая информация
■ Публикации принимаются только оригинальные статьи (ранее нигде не публиковавшиеся); ■ все научные статьи проходят обязательное рецензирование; ■ авторы несут ответственность за недостоверные сведения, содержащиеся в их материалах; ■ за публикации не рекламного характера плата не взимается.
1) - по желанию авторов их места работы и должности могут не публиковаться в журнале, но эти сведения обязательно должны быть в редакции.
SPEC_2011_SPT-1.indd 47
