Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 34841 10.12737/2219-0767-2020-12-4-17-24 Технические науки Технические науки METHODS FOR ENSURING RESISTANCE TO HCP FOR CONTROL LOGIC AND STATIC MEMORY OF THE MICROPROCESSOR IN THE DESIGN Методы обеспечения стойкости к ТЗЧ для управляющей логики и статической памяти микропроцессора при проектировании Гречаный Сергей Владимирович Grechanyy Sergey Vladimirovich Чубур Кирилл Александрович Chubur K. A. Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова RU FSBE Institution of Higher Education Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov RU 12 4 17 24 https://naukaru.ru/en/nauka/article/34841/view

В статье рассмотрены методы обеспечения стойкости к тяжелым заряженным частицам (ТЗЧ) блока ОЗУ микропроцессора. Приводится описание реализации и структурная схема статической памяти на основе dummy-блоков. В работе рассмотрены методы борьбы с биополярным эффектом, которые направлены к контролю потенциала тела транзистора и уменьшения сопротивления. Смоделирована зависимость критического заряда ячейки КНИ-памяти от коэффициента усиления паразитного биополярного транзистора. Для увеличения сбоеустойчивости комбинационных схем, состоящих из управляющей логики и блоков дешифраторов, применяется резервирование на уровне отдельных вентилей.

The article describes methods for ensuring resistance to heavy charged particles (HCP) of the RAM block of the microprocessor. A description of the implementation and a block diagram of static memory based on dummy blocks is given. The paper considers methods of combating the biopolar effect, which are aimed at controlling the potential of the transistor body and reducing the resistance. The dependence of the critical charge of a SOI-memory cell the gain of a parasitic biopolar transistor is modeled. To increase the fault tolerance of combinational circuits consisting of control logic and decoder blocks, redundancy is applied at the level of individual valves.

 Тяжелые заряженные частицы стойкость сбоеустойчивость линейные потери энергии микропроцессор статическая память heavy charged particles stability fault tolerance linear energy loss microprocessor static memory

Зольников, В. К. Методика проектирования радиационно-стойких интегральных схем / В. К. Зольников, В. Н. Ачкасов, В. П. Крюков // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2004. - № 1-2. - С. 57-60. Zol'nikov, V. K. Metodika proektirovaniya radiacionno-stoykih integral'nyh shem / V. K. Zol'nikov, V. N. Achkasov, V. P. Kryukov // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2004. - № 1-2. - S. 57-60. Методы схемотехнического моделирования КМОП СБИС с учетом радиации / К.В. Зольников, В.А. Скляр, В.И. Анциферова, С.А. Евдокимова // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - № 2. - С. 5-9. Metody shemotehnicheskogo modelirovaniya KMOP SBIS s uchetom radiacii / K.V. Zol'nikov, V.A. Sklyar, V.I. Anciferova, S.A. Evdokimova // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2014. - № 2. - S. 5-9. Моделирование воздействия ТЗЧ в активных областях элементов микросхем при проектировании / К.В. Зольников, В.А. Смерек, А.В. Ачкасов, В.А. Скляр // Моделирование систем и процессов. - 2014. - № 1. - С. 15-17. Modelirovanie vozdeystviya TZCh v aktivnyh oblastyah elementov mikroshem pri proektirovanii / K.V. Zol'nikov, V.A. Smerek, A.V. Achkasov, V.A. Sklyar // Modelirovanie sistem i processov. - 2014. - № 1. - S. 15-17. Методы проектирования сбоеустойчивых 8-разрядных микроконтроллеров к воздействию ТЗЧ / А.И. Яньков, В.А. Смерек, В.П. Крюков, В.К. Зольников, Д.М. Уткин // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2012. - № 4. - С. 73-79. Metody proektirovaniya sboeustoychivyh 8-razryadnyh mikrokontrollerov k vozdeystviyu TZCh / A.I. Yan'kov, V.A. Smerek, V.P. Kryukov, V.K. Zol'nikov, D.M. Utkin // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2012. - № 4. - S. 73-79. Зольников, В. К. Практические методики выполнения верификации проектирования микросхем / В. К. Зольников, С. А. Евдокимова, Т. В. Скворцова // Моделирование систем и процессов. - 2019. - Т. 12, № 1. - С. 25-30. Zol'nikov, V. K. Prakticheskie metodiki vypolneniya verifikacii proektirovaniya mikroshem / V. K. Zol'nikov, S. A. Evdokimova, T. V. Skvorcova // Modelirovanie sistem i processov. - 2019. - T. 12, № 1. - S. 25-30. Зебрев, Г. И. Моделирование дозовых и одиночных радиационных эффектов в кремниевых микро- и наноэлектронных структурах для целей проектирования и прогнозирования : дис. … д-ра техн. наук : 05.27.01 / Г. И. Зебрев. - М., 2009. - 156 с. Zebrev, G. I. Modelirovanie dozovyh i odinochnyh radiacionnyh effektov v kremnievyh mikro- i nanoelektronnyh strukturah dlya celey proektirovaniya i prognozirovaniya : dis. … d-ra tehn. nauk : 05.27.01 / G. I. Zebrev. - M., 2009. - 156 s. Крюков, В. П. Проблемы моделирования базовых элементов КМОП БИС двойного назначения в САПР / В. П. Крюков, К. В. Зольников, С. А. Евдокимова // Моделирование систем и процессов. - 2013. - № 4. - С. 41-44. Kryukov, V. P. Problemy modelirovaniya bazovyh elementov KMOP BIS dvoynogo naznacheniya v SAPR / V. P. Kryukov, K. V. Zol'nikov, S. A. Evdokimova // Modelirovanie sistem i processov. - 2013. - № 4. - S. 41-44. Арзамасцев, М. Ю.Анализ стойкости к ТЗЧ радиационно-стойкого микроконтроллера 1874BE10T, выполненного по отечественной технологии 0.25 мкм / М. Ю. Арзамасцев, А. И. Яньков // Моделирование систем и процессов. - 2018. - Т. 11, № 1. - С. 4-9. Arzamascev, M. Yu.Analiz stoykosti k TZCh radiacionno-stoykogo mikrokontrollera 1874BE10T, vypolnennogo po otechestvennoy tehnologii 0.25 mkm / M. Yu. Arzamascev, A. I. Yan'kov // Modelirovanie sistem i processov. - 2018. - T. 11, № 1. - S. 4-9. Обобщенная методика проектирования технических блоков высоконадежных программно-технических комплексов специального назначения / В.К. Зольников, Д.М. Уткин, С.А. Евдокимова, В.И. Анциферова // Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2014» : сборник тезисов докладов 17-й Всероссийской научно-практической конференции по радиационной стойкости электронных систем. - М. : Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», 2014. - С. 71-72. Obobschennaya metodika proektirovaniya tehnicheskih blokov vysokonadezhnyh programmno-tehnicheskih kompleksov special'nogo naznacheniya / V.K. Zol'nikov, D.M. Utkin, S.A. Evdokimova, V.I. Anciferova // Radiacionnaya stoykost' elektronnyh sistem «Stoykost'-2014» : sbornik tezisov dokladov 17-y Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii po radiacionnoy stoykosti elektronnyh sistem. - M. : Nacional'nyy issledovatel'skiy yadernyy universitet «MIFI», 2014. - S. 71-72. Методы обеспечения стойкости микросхем к одиночным событиям при проектировании радиационно-стойких микросхем / В. Н. Ачкасов, В. А. Смерек, Д. М. Уткин, В. К. Зольников // Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). - 2012. - № 1. - С. 634-637. Metody obespecheniya stoykosti mikroshem k odinochnym sobytiyam pri proektirovanii radiacionno-stoykih mikroshem / V. N. Achkasov, V. A. Smerek, D. M. Utkin, V. K. Zol'nikov // Problemy razrabotki perspektivnyh mikro- i nanoelektronnyh sistem (MES). - 2012. - № 1. - S. 634-637. Яньков, А. И. Методика функционального контроля СБИС серии1874 на стойкость к воздействию ТЗЧ КП / А. И. Яньков, В. А. Смерек // Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2011» : сборник материалов докладов Российской научной конференции. - М. : Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ». - 2011. - С. 182-184. Yan'kov, A. I. Metodika funkcional'nogo kontrolya SBIS serii1874 na stoykost' k vozdeystviyu TZCh KP / A. I. Yan'kov, V. A. Smerek // Radiacionnaya stoykost' elektronnyh sistem «Stoykost'-2011» : sbornik materialov dokladov Rossiyskoy nauchnoy konferencii. - M. : Nacional'nyy issledovatel'skiy yadernyy universitet «MIFI». - 2011. - S. 182-184. Смерек, В. К. Модель физических процессов в элементах СБИС при воздействии тяжелых заряженных частиц / В. К. Смерек, В. К. Зольников, К. И. Таперо // Моделирование систем и процессов. - 2010. - № 1-2. - С. 41-48. Smerek, V. K. Model' fizicheskih processov v elementah SBIS pri vozdeystvii tyazhelyh zaryazhennyh chastic / V. K. Smerek, V. K. Zol'nikov, K. I. Tapero // Modelirovanie sistem i processov. - 2010. - № 1-2. - S. 41-48. Зольников, В. К. Результаты испытаний изделий к воздействию ТЗЧ / В. К. Зольников, В. А. Скляр // Моделирование систем и процессов. - 2016. - Т. 9, № 2. - С. 66-70. Zol'nikov, V. K. Rezul'taty ispytaniy izdeliy k vozdeystviyu TZCh / V. K. Zol'nikov, V. A. Sklyar // Modelirovanie sistem i processov. - 2016. - T. 9, № 2. - S. 66-70.