Представлен метод пересчета частот сбоев от ионов к протонам и обратно с использованием компактной модели расчета. Приведены результаты сравнения расчетных значений с экспериментальными данными.
Выпуск #9/2018Галимов Артур Маратович Метод оценки частот сбоев коммерческих микросхем памяти от тяжелых заряженных частиц по экспериментальным данным испытаний на протонах
Представлен метод пересчета частот сбоев от ионов к протонам и обратно с использованием компактной модели расчета. Приведены результаты сравнения расчетных значений с экспериментальными данными.
В связи с развитием микроэлектронных технологий появляются новые требования к производительности бортовой аппаратуры космических аппаратов (КА). Отечественная радиационно-стойкая компонентная база имеет высокие показатели надежности, однако зачастую не соответствует требованиям по быстродействию. В связи с этим в последнее время появилась тенденция использования в составе процессорных систем КА зарубежных компонентов коммерческого назначения (commercial off-the-shelf, COTS). Данные компоненты имеют достаточно высокие показатели по быстродействию, однако, как показывает практика, имеют высокую чувствительность к одиночным сбоям как от тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ), так и от высокоэнергетичных протонов (ВЭП). В связи с усложнением доступа к кристаллу микросхемы актуальной задачей является разработка метода пересчета от сечения сбоев, полученных на протонных испытаниях, к сечениям сбоев от ТЗЧ. Для решения данной задачи разработан специализированный Geant4-симулятор вторичных частиц, полученных в результате столкновения протонов с веществом микросхемы. Данный инструмент с помощью метода Монте-Карло рассчитывает дифференциальный ЛПЭ-спектр вторичных частиц для заданной энергии падающих ВЭП Eqn001.eps. Используя феноменологический подход к описанию одиночных событий, экспериментально полученное количество сбоев при энергии ВЭП ep можно представить в следующем виде:
Eqn003.eps,(1) где Eqn004.eps — сечение сбоев от вторичных частиц. В COTS-микросхемах памяти экспериментальная ситуация такова, что зависимость сечения сбоев от ЛПЭ-ионов оказывается линейной в надпороговом участке: Eqn005.eps,(2) где Kd и LC — линейные параметры аппроксимации экспериментальных данных. Причем параметр LC обычно составляет 0,5 ~ 1 МэВ см2/мг. Исходя из данной формы сечения для прямой ионизации становится возможным определить параметр Kd следующим образом: Eqn010.eps,(3)
где Eqn011.eps — среднее ЛПЭ Eqn012.eps.(4) Результаты сравнения расчетных и экспериментальных значений Kd представлены на рис. 1. Как видно из рис. 1, представленный подход достаточно хорошо согласуется с экспериментальными данными.