Nn-potapovпопулярный!

ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова»
Развитие радиационностойкой
микроэлектроники
на базе технологической линии
«Гранит»
Потапов А.Л., Киселёв Н.Н., Сычёв А.Н., Фомин В.И.
Технологическая линия «Гранит»
• Начало работы технологической линии – 2003 год
• Назначение
- производство радиационностойкой элементной базы
• Технология
- КМОП на объёмном кремнии, проектные нормы 2-4 мкм
- КМОП-КНС с толщиной приборного слоя
0.3 мкм и 0.6 мкм , проектные нормы 1.6-4 мкм
• Сертификация системы менеджмента качества
- «ВОЕНЭЛЕКТРОНСЕРТ»,
сертификат №СВС.01.431.0174.09
- «ВОЕННЫЙ РЕГИСТР»,
сертификат №ВР 03.1.2433-2009
- BVC, сертификат № RU 227462
Технологическая линия «Гранит»
Технологическая линия «Гранит»
Общие характеристики производства
Технология – «кремний-на-сапфире» и объемный монокристаллический кремний
Технологический маршрут КМОП. Диаметр пластины 100 мм.
Объем выпуска до 100 тыс. штук в год.
Процент выходы годных 10-40%.
В эксплуатации с 2003 г.
Проектные нормы – 1,6..4 мкм
Мощность – до 100 000 микросхем в год
Продукция – серии 1825, 1620, БМК 5511БЦ
Общая площадь чистых помещений 1280 м2:
- Класс 100 – 210 м2;
- Класс 1000 – 60 м2;
- Класс 10000 – 1010 м2;
Температура 22±2° С. (22±1° С фотолитография)
Относительная влажность 50±10 %. (45±5 % фотолитография)
Кратность воздухообмена 100
Энергопотребление
- электроэнергия 1682 кВт/ч
- вода оборотная 23 м3/ч
- вода холодная 9 м3/ч
- вода горячая 30,5 м3/ч
- вода деионизованная 4 м3/ч
- азот 48,5 м3/ч, - кислород 3 м3/ч
- водород 1 м3/ч
- сжатый воздух 50 м3/ч
- вытяжная вентиляция 28600 м3/ч
- кислотно-щелочной слив 8 м3/ч
Технологическая линия «Гранит»
• Серийное производство
- микросхемы на БМК 5511БЦ1У (4 типа)
- микросхемы серии 1825Н2НИ (6 типов)
- микросхемы 1620РЕ1Н2НИ
• Опытное производство (разработка)
- БМК 5511БЦ2Т
- ШИМ-контроллер НЕУ1501У
- микросхемы 1825ВС3Н4НИ и 1825ВР4НИ
- аналого-цифровой БК НБК1501Т
Направление:
базовые кристаллы
• Назначение микросхем на БК:
Изготовление спецстойких цифровых микросхем в обеспечение
разработок бортовых приборов автоматики.
• Достоинства микросхем на БК:
- низкая стоимость по сравнению с заказными микросхемами при
малых объёмах поставки;
- малые временные затраты на разработку и постановку на
серийное производство.
• В ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова» имеется большой
опыт проектирования микросхем на основе БК.
• Серийные БК (21 зашивка):
5511БЦ1У, НБЦ1501Т.
• Разрабатываемые БК:
5511БЦ2Т, НБК1501Т (аналого-цифровой).
• Заимствованные БК (33 зашивки):
1515ХМ1, 1537ХМ2.
Направление:
базовые кристаллы
• Базовый матричный кристалл 5511БЦ2Т (ОКР «Корвет»):
- технология КМОП-КНС
- 100% радиационная отбраковка на пластинах
- завершение ОКР – 3 кв. 2010 г.
- включение в МОП 44.001
- исполнение микросхемы – корпус 4226.108-2
- потребители:
- ФГУП «ФНПЦ НИИИС»
- ФГУП ВНИИА
- ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ»
- ОАО «Деталь»
• Аналого-цифровой базовый кристалл НБК1501Т
(ОКР «БИС-АБМК»):
- технология объёмный КМОП
- завершение ОКР – 2 кв. 2011 г.
- исполнения микросхемы – корпус Н18.64-1В
- потребители:
- ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ» («Сканер клавиатуры»)
Направление:
базовые кристаллы
• Базовый матричный кристалл 5511БЦ1У :
- технология КМОП-КНС
- 100% радиационная отбраковка на пластинах
- освоение в серийном производстве – 2008 г.
- включён в МОП 44.001
- исполнения микросхемы – корпус Н18.64-1В, модификация 4
(на пластинах);
- потребители:
- ФГУП «ФНПЦ НИИИС»
- ФГУП ВНИИА
- ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ»
Возможна поставка в модификации «2» в виде
микросхем НБЦ1501Н2-ХХХ
Микросхемы на БМК 5511БЦ1У
Обозначение
Назначение
%
заполнения
Задейств.
выводов
Применяемость
5511БЦ1У-001
Тестовая зашивка
70
62
-
5511БЦ1У-028
БФОС
55
62
«Формат»
5511БЦ1У-002
Логико-временное устройство
49
28
«Вызов НН»
5511БЦ1У-003
М/сх обработки сигналов
38
22
«Вызов НН»
5511БЦ1У-004
Вычислительное устройство
44
45
«Каскад»
5511БЦ1У-005
Блок сопряжения
50
51
ВНИИА
5511БЦ1У-006
М/сх опорных напряжений
44
48
«Форпост»
5511БЦ1У-007
М/сх синхросигналов
59
31
«Форпост»
5511БЦ1У-008
М/сх обработки сигналов
62
49
«Форпост»
5511БЦ1У-009
Набор мажорит. Элементов
28
59
ВНИИА
5511БЦ1У-010
Вычислительное устройство
38
60
«Каскад»
5511БЦ1У-011
Логико-временное устройство
59
28
«Вызов НН»
5511БЦ1У-012
Коммутатор МК
31
61
ВНИИА
5511БЦ1У-013
Вычислительное устройство
38
60
«Каскад»
5511БЦ1У-029
Контроллер ВВ
67
62
ВНИИЭФ
Основные технические характеристики микросхем
на БК 5511БЦ1У, 5511БЦ2Т (цифровые)
Значение параметра
Наименование параметра
5511БЦ1У
5511БЦ2Т
6,0*6,1
6,85*6,85
3072
20424
Проектные нормы, мкм
2,3
1,6
Количество библиотечных элементов, шт.
28
35
1 (1)
4 (2)
4,5…5,5
4,5…5,5
Ток потребления статический, мА
не более 10
не более 10
Максимальная рабочая частота, МГц
не менее 15
не менее 40
Размер кристалла, мм*мм
Количество базовых вентилей, шт.
Количество переменных слоёв (алюминиевой
коммутации)
Напряжение питания, В
БМК
7.И1
7.И6
7.И7
7.И8
5511БЦ1У
5Ус
2 * 5Ус
2*4Ус
3Ус
5511БЦ2Т
5Ус
2 * 5Ус
4*4Ус
3Ус
Технологическое обеспечение спецстойкости - проведение РО
микросхем на пластинах.
Основные технические характеристики микросхем
на БК НБК1501Т (аналого-цифровой)
Наименование параметра
Размер кристалла, мм*мм
Количество цифровых вентилей, шт.
Значение параметра
6,65*6,45
558
Операционные усилители, шт.
6
Компараторы, шт.
4
Восьмиразрядный делитель тока, шт.
1
Выходной буфер на 20 мА, шт.
4
Выходной буфер с открытым стоком Р-типа на 100 мА, шт.
4
Проектные нормы, мкм
2,6
Количество библиотечных элементов, шт.
43
Количество переменных слоёв (алюминиевой коммутации)
Напряжение питания, В
1 (1)
4,5…5,5
Ток потребления статический, мА
не более 50
Максимальная рабочая частота, МГц
не менее 10
Стойкость к факторам 7И1, 7И7
3Ус
Направление:
аналоговые микросхемы
• Аналого-цифровой преобразователь :
- технология КМОП-КНИ, объёмный КМОП
- в 2009 году завершен НИР «Гейзер», планируется проведение ОКР
с 2011 года
- исполнение микросхемы – корпус Н09.28-1В
- потребители:
- ФГУП «ФНПЦ НИИИС»
• ШИМ-контроллер НЕУ1501У (ОКР «Агат»):
- технология объёмный КМОП
- завершение ОКР – 4 кв. 2011 г.
- исполнения микросхемы – корпус 4112.16-2
- потребители:
- ФГУП «ФНПЦ НИИИС»
- ФГУП ВНИИА
Основные технические характеристики микросхемы
НПВ1501У (АЦП) на объёмном кремнии
Наименование параметра
Значение параметра
НПВ1501У
НПВ3501У*
Количество разрядов преобразования
12
8
Максимальная частота дискретизации, МГц
40
4,5
Дифференциальная нелинейность, ед. МЗР
5
5
0,05
0,05
Напряжение питания, В
4,75…5,25
4,75…5,25
Проектные нормы, мкм
0,35
1,6
4Ус
1.2*2Ус
1.5*3Ус
0.9*2Ус
5Ус
6Ус
6Ус
3Ус
Погрешность полной шкалы, %
Стойкость к воздействию спецфакторов:
7И1
7И6
7И7
7И8
*ожидаемые характеристики микросхем по технологии КМОП-КНС,
микросхемы находятся на стадии сборки и исследований
Результаты исследований микросхемы
НПВ1501У (АЦП) на объёмном кремнии
Диаграммы выходного кода и дифференциальной нелинейности
при линейно меняющемся сигнале на входе от -1В до 1В, Fclk = 40 МГц.
Основные технические характеристики микросхемы
НЕУ1501У (ШИМ-контроллер)
Наименование параметра, единица измерения
Температура,С
не менее
не более
Среднее
значение
Выходное напряжение ИОН, В
25
-60, 125
4,9
4,83
5,1
5,17
5,088
5,114
Нестабильность источника опорного напряжения по входному
напряжению, %/В (КUоп)
25
-60, 125
-
0,03
0,05
0,008
0,011
Нестабильность источника опорного напряжения по току, %/А
-60, 125
-
30
19,9
Температурный коэффициент источника опорного напряжения, %/ ºС
-60, 125
-
0,01
0,0068
Напряжение включения микросхемы, В
-60, 125
7,8
9,0
8,9
Напряжение выключения микросхемы, В
-60, 125
7,0
8,2
7,54
Время нарастания импульса выходного напряжения, нс
-60, 125
-
50
30,29
Время спада импульса выходного напряжения, нс
-60, 125
-
40
21,57
Максимальная длительность рабочего цикла, %
-60, 125
47
50
47,3
Минимальная длительность рабочего цикла, %)
-60, 125
-
0
0
Ток потребления, мА
-60, 125
-
6
5,76
Стойкость к воздействию спецфакторов
7И1
7И6
7И7
* при подключении дополнительного резистора в цепь питания
Требования ТЗ
5Ус
5Ус
5*4Ус
соотв.
соотв.*
соотв.
Направление:
микросхемы модификации «2»
• Цель :
- разработка микросхем модификации «2» (на гибких полиимидных
носителях) на основе микросхем модификации «4» (на пластинах)
• Назначение :
- применение в гибридных микроузлах
• ОКР «Оникс», завершение – 4 кв. 2010 года:
Обозначение
микросхемы
Функциональное назначение
Прототип
НАП1501Н2
8-канальный двунаправленный приемопередатчик с тремя состояниями на выходе
1594АП6Н4, «Интеграл»
НРТ1501Н2
однократно программируемое ПЗУ с
организацией 64К×8
1635РТ2Н4, «Интеграл»
НАП1502Н2
8-канальный двунаправленный приемопередатчик с тремя состояниями на выходе
5584АП6Н4, «Интеграл»
НИД1501Н2
дешифратор – демультиплексор
3 – 8 с инверсией на выходе
5584ИД7Н4, «Интеграл»
НЛИ1501Н2
два логических элемента 4И
1594ЛИ6Н4, «Интеграл»
НРУ5501Н2
статическое ОЗУ с организацией 64Кбит×8
1620РУ10Н4, НИИИС
НРЕ5501Н2
масочное ПЗУ с организацией 64Кбит×32
1620РЕ4Н4, НИИИС
зашивки на базовом матричном кристалле
5511БЦ1Н4, НИИИС
НБЦ3501Н2-ХХХ
Конструкция ГПН
В
А – зона присоединения к
кристаллу (выводы).
Б – зона контактирования
(контактные площадки).
Г
Е
Ж
А А
Е
Г
Д
Б
Ж
2 min
Зона условного
обозначения
Технологическое поле
Д
В – монтажное окно.
2 min
Б
Г – зона монтажа (выводы).
А А
Е
3 min Б
Д
Е
Г
Г
В
Д
Б 3 min
Д, Е – зоны проводников.
Ж – зона центральной
площадки.
Конструкция ГПН
Направление:
замещающее производство
• Цель :
- создание в ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова»
замещающего производства микросхем микропроцессорного набора
и микросхем памяти для обеспечения изделия разработки ФГУП
РФЯЦ ВНИИЭФ, а также других заинтересованных предприятий.
• Обеспечение спецстойкости:
- РО по фактору 7И7, для СОЗУ дополнительно РО по УСИ
• ОКР «Сапфир-ОЗУ», «Сапфир-ВС», завершение – 4 кв. 2010 г.
Наименование изделия
ОКР
Микросхема статического ОЗУ 1620РУ6Н2НИ
«Сапфир-ОЗУ»
Центральный процессорный элемент 1825ВС3Н2НИ
«Сапфир-МП»,
«Сапфир-ВС»
16-разрядный арифметический умножитель 1825ВР3Н2НИ
Логический элемент согласования 1825ВА1Н2НИ
Магистральный приемопередатчик 1825ВА3Н2НИ
Перестраиваемый синхронизатор 1825ВБ1Н2НИ
«Сапфир-МП»
Многофункциональный регистр 1825ИР1Н2НИ
Микросхема масочного ПЗУ 1620РЕ1Н2НИ
«Сапфир-ЗУ»
Спасибо за внимание!