А.Б. БОРУЗДИНА Научный руководитель – А.В. УЛАНОВА, к.т.н., доцент

А.Б. БОРУЗДИНА
Научный руководитель – А.В. УЛАНОВА, к.т.н., доцент
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
ВЛИЯНИЕ АЛГОРИТМА ТЕСТИРОВАНИЯ НА КРАТНОСТЬ
СБОЕВ В КМОП СОЗУ 65 НМ ОТ ТЯЖЕЛЫХ ЗАРЯЖЕННЫХ ЧАСТИЦ
В работе приведены результаты исследования влияния записанной информации на кратность сбоев в ячейках микросхем памяти. Установлено, что наибольшая кратность сбоев наблюдается при равномерном удалении чувствительных
областей относительно границ ячейки.
В зависимости от информации, записанной в физически соседние
ячейки памяти, чувствительность микросхем к эффекту многократных
сбоев (МС), может меняться. С целью исследования влияния записанной
информации на кратность сбоев, был проведен эксперимент на ускорителе ионов «У-400М» (ОИЯИ ЛЯР, г. Дубна). Объектом являлись микросхемы памяти СОЗУ информационной емкостью 2К×64. Микросхемы
изготовлены по КМОП технологии с проектными нормами 65 нм. В ходе
ранее проведенных исследований было установлено, что в микросхеме
возникают эффекты МС кратность до 10. Также было установлено, что
доля многократных сбоев и их кратность существенно зависят от ЛПЭ и
угла падения частиц [1,2].
Рис. 1. Фрагмент распределения информации в ячейках памяти при записи кодов
«шахматный» и «столбцовый»
Накопитель микросхемы спроектирован таким образом, что физически
соседние ячейки относятся к одному разряду данных. При проведении
эксперимента применялись два тестовых алгоритма: алгоритм «шахматный» реализовывал запись в физически соседние ячейки равномерного
кода, а алгоритм «столбцовый» - запись в физически соседние столбцы
накопителя инверсной информации (см. рис. 1).
Эксперимент проводился при воздействии ионами Ne под различными
углами воздействия в режиме динамического считывания информации из
накопителя. Из таблицы 1 видно, что в случае записи до воздействия в
накопитель кода «столбцовый» кратность сбоев не превышает 4, в то время, как при записи кода «шахматный» наблюдались сбои кратностью до 6.
Это можно объяснить тем, что при записи кода «шахматный» реализуется
ситуация равномерного удаления чувствительных областей ячейки относительно её границ, что в силу низкой пороговой энергии переключения
ячейки приводит к возникновению сбоев большой кратности при воздействии ТЗЧ. При записи кода «столбцовый» чувствительные области соседних ячеек расположены максимально близко друг к другу, но при этом
максимальная кратность сбоев ниже, чем в предыдущем случае. Полученные сечения по эффектам МС при записи кода «шахматный» при углах
отличных от нормального выше, чем при записи кода «столбцовый».
Таблица 1. Результаты контроля ОС и МС при воздействии ионов Ne
Код
шахматный
столбцовый
Угол,
Флюенс
град.1)
0
45
60
0
45
60
1,4E+06
7,9E+05
4,6E+05
1,8E+06
7,0E+05
4,8E+05
Число сбоев различЗначение

МС,
ной кратности
(2)
ЛПЭ ,
см2/бит
2
1
2 3 4 5 6
МэВсм /мг
7
 11
 18
7
 11
 18
1,6E-09
4,7E-09
9,5E-09
1,6E-09
2,8E-09
8,2E-09
204
173
77
279
159
138
122
143
78
161
93
125
8
37
38
20
25
85
6
12
35
0
0
3
0
8
22
0
0
0
0
0
9
0
0
0
Примечания: 1 - угол влета ионов в кристалл относительно нормали к кристаллу; 2
- с учетом угла влета ионов.
Полученные результаты свидетельствуют о том, что при выборе алгоритмов тестирования для проведения исследований микросхем памяти на
стойкость к ТЗЧ по эффектам сбоев следует учитывать физическую адресацию накопителя и ориентацию ячеек относительно друг друга для реализации наиболее критичного режима работы.
Список литературы
1.
M.S. Gorbunov, P.S. Dolotov, A.A. Antonov, G.I. Zebrev. Design of 65 nm CMOS
SRAM for Space Applications: a Comparative Study// RADECS-2013. PC-1. 2013
2.
A.B. Boruzdina, A.V. Ulanova, А.G. Petrov, V.A. Telets и пр., Verification of SRAM
MСUs calculation technique for experiment time optimization// RADECS-2013. DW-13. 2013.