АО "Научно-исследовательский институт электронной техники"
Россия
Рассматривается алгоритм процесса проектирования радиационно-стойких микросхем в сквозной подсистеме проектирования САПР ИЭТ.
САПР, работоспособность микросхем, надежность, радиационная стойкость
Проектирование и создание микросхем, работающих в экстремальных условиях воздействия внешних факторов, является сложной и трудоемкой задачей. В современных условиях производства высоконадежной аппаратуры решение основных задач по обеспечению и оценке надежности и радиационной стойкости микросхем должны полностью базироваться на физических методах исследования, а не на совокупности статистических испытаний.
Для этого необходимо большое внимание уделять детальному исследованию физических процессов, вызывающих деградацию изделий, построению моделей отказов и количественному прогнозированию показателей надежности и радиационной стойкости. При этом необходимо учитывать то, что разработка ИС с приемкой «5» является компромиссной задачей, так как достичь высокой радиационной стойкости можно, как правило, только при условии снижения норм на определенные электрические характеристики ИС, качественные показатели и показатели на¬дежности, которые в свою очередь регламентированы условиями применения [1-3].
Рассматривая проблему создания таких схем, можно процесс их проектирования условно представить в виде следующих этапов:
1. Анализ схемы и условий ее эксплуатации.
2. Оценка внешней обстановки и выбор физических моделей изменения электрофизических параметров ИС.
3. Выбор математических моделей определения электрофизических параметров.
4. Определение технологического разброса электрофизических параметров.
5. Проведение моделирования работы ИС и определение допустимых уровней внешней дестабилизирующей обстановки.
На первом этапе анализируются функционирование схемы и ее элементов, топологические и технологические особенности изготовления, а также условия эксплуатации изделия.
Вначале анализ моделирования ИС осуществляется без учета внешних воздействующих факторов. Здесь, в зависимости от достигнутого уровня технологии и конструкции, определяются максимально достижимые показатели работы микросхемы по помехоустойчивости, току потребления, предельной частоте, количеству элементов на единичной площади и др. Одновременно с этим исходя из технического задания на микросхему рассматриваются вопросы возможного снижения этих показателей при работе в сложных внешних воздействиях для обеспечения заданного уровня надежности и стойкости.
Одним из важнейших вопросов при производстве микросхем является вопрос контроля их изготовления и прогнозирования уровня качества. Для его решения необходимо использовать тестовые структуры. Кроме этого, тестовые структуры служат тем механизмом, который необходим для разработки математических моделей элементов, необходимые данные для которых можно получить из анализа поведения различных тестовых структур. Поэтому уже на этом этапе рассматриваются вопросы создания тестовых структур и их состав.
Действительно, современный уровень технологии изготовления интегральных микросхем затрудняет доступ к отдельным ее элементам и не позволяет проводить детальный анализ причин деградации параметров. Поэтому решение данного вопроса можно выполнить только на тестовых структурах микросхем с использованием средств автоматизации измерений электрических характеристик каждого элемента. Анализ результатов измерений тестовых структур в конечном счете служит повышению адекватности прогнозирования стойкости и надежности в процессе производства ИС.
На этом же этапе проводится анализ внешней дестабилизирующей обстановки уровней радиации, электромагнитных полей, климатических условий эксплуатации. Чаще всего данные условия формулируются в техническом задании как совокупность ви-дов и уровней воздействующих факторов, при которых данное изделие должно эксплуатироваться.
1. Зольников, В.К. Формирование библиотек типовых элементов и СФ блоков [Текст] / В. К. Зольников // Моделирование систем и процессов. - 2011. - № 3. - С. 27-29.
2. Межов, В. Е. Алгоритмы конструкторского проектирования базовых элементов радиационностойких БИС [Текст] / В. Е. Межов, П. Р. Машевич, Ю. К. Фортинский, В. К. Зольников// Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2005. - № 1-2. - С. 125-126.
3. Яньков, А. И. Методы обеспечения сбоеустойчивости к одиночным событиям в процессе проектирования для микропроцессоров K1830BE32УМ и 1830ВЕ32У [Текст] / А. И. Яньков, В. А. Смерек, В. П. Крюков, В. К. Зольников // Моделирование систем и процессов. - 2012. - № 1. - С. 92-95.
4. Зольников, В. К. Проектирование микросхем с учетом радиационного воздействия [Текст] / В. К. Зольников, В. П. Крюков, А. И. Яньков // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2009. - № 02. - С. 28-30.
5. Потапов, И. П. Средства автоматизации проектирования радиационно-стойкой элементной базы [Текст] / И. П. Потапов, А. В. Ачкасов, В. К. Зольников // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2006. - № 1-2. - С. 147-148.
