Практические аспекты комплектования РЭА космических

ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Практические аспекты
комплектования РЭА космических
аппаратов электронной
компонентной базой
В.В. Бодин, С.А. Соболев
ОАО «РНИИ Электронстандарт» 24-26 марта 2010 г.
Классы применяемой ЭКБ в аппаратуре МЦА
Класс
ЭКБ
1
2
3
4
5
Кол-во
Кол-во
типов
типов
ЭРИ ИП
ЭРИ ОП
Микропроцессоры и микроконтроллеры
16
6
Стандартные логические схемы
42
124
Микросхемы запоминающих устройств
40
6
19
11
22
2
71
18
Наименование
Программируемые логические интегральные
схемы
ЦАП, АЦП, преобразователи, датчики
ОУ, компараторы, коммутаторы, ключи,
активные фильтры
6
Связные и радиотехнические ИС
101
26
7
Интерфейсные ИС
26
2
8
ВИП, стабилизаторы, мониторы питания
94
17
112
77
9
10
9
11
Полупроводниковые приборы,
силовые и СВЧ приборы
Оптоэлектронные приборы
Сертификация ЭКБ, примененной в МЦА
Всего: 860 типов ЭРИ ИП (490 активных изделий)
Доза
ОЗЧ
Подлежат
испытаниям
251 тип
79 типов
Испытаны
220 типов
69 типов
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Распределение дозовых нагрузок с учетом компоновки РЭА
(18 типов блоков)
600
Количество точек
500
400
300
200
100
0
2-4
4-6
6-8
8-10
10-12
12-14
14-16
16-18
18-20
20-22
Доза
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Распределение ЭРИ по дозовым отказам
(испытано 220 изделий)
Количество типов ЭРИ
140
120
100
80
60
40
20
0
1
6
12
20
300
Уровень стойкости
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Аналоговые микросхемы
25
Все
Analog Devices
Количество типов ЭРИ
20
15
10
5
0
1
3
6
9
12
20
Уровень стойкости
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Цифровые микросхемы
14
Количество типов ЭРИ
12
Логика - 33 типа
10
БИС - 18 типов
8
6
4
2
0
1
3
6
9
12
Уровень стойкости
20
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Распределение ЭРИ по эффекту «защелки»
(испытано 69 изделий)
50
Количество типов ЭРИ
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
3
15
45
100
Порог ЛПЭ
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Сравнительные результаты испытаний
на моделирующих и имитирующих установках
1. Испытания по SEL (ВЭП, изотопные, лазерные)
Описание
Hаименование
МУ
Аналог
ИУ
Флеш-память
AT17LV010-10P
>45
45
Флеш-память
WMF128K8
>45
40
СОЗУ
EDI88130CS20NI
<15
3+1,5
СОЗУ
WMS512K8V
<15
12
Микропроцессор
IDT79R3081-25
<15
Приемо-перед.
BU-63133L8-102
>45
ШИМ-контроллер
UCC2806DW
>45
UC2844AD8
64
МДП-транзистор
ZVP3310FTA
>45
ZVN3310FTA
45
МДП-транзистор
ZVN3310FTA
>45
TMS320VC33
Аналог
WMF512K8
12+5
100
45
ZVP3310FTA
Сравнительные результаты испытаний
на моделирующих и имитирующих установках
2. Испытания по дозе (гамма и рентгеновские установки)
Описание
Hаименование
МУ
Аналог
ИУ
СОЗУ
EDI88512CA17
>20
EDI88130CS20
180,0
Логика
HEF4093BT
12,0
HEF4013BT
11,0
Преобразователь
напряжения
TPS62040D
4,6
TPS75525K
7,2
ШИМ-контроллер
UCC2806D
>20
UC2844AD8
6,3
Гальваническая развязка ADUM1400B
>20
ADUM1100
16,0
Преобразователь DC/DC MHF+2805DF
1,8
MHD2805S/883
4,3
Контроллер канала
BU-61580V3-500
6,0
BU-63133L8-102
8,1
СОЗУ
CY62256LL-70SNXIT
6,0
CY7C1021B-12ZC
8,0
Логическая микросхема
HEF4047BT
12,0
HEF4093BT
11,0
Транзистор
ZVP3310
20,0
12,0
МОП- драйвер
EL7202
12,0
84,0
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
О применимости оценок по “типовым представителям”
Логические ИС
Hаименование
Производитель
Доза
74HCT00D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT04D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT164D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT165D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT245D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT573D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT74D
NXP Semiconductors
3,0
54ACT161FMQB
National Semiconductors
3,0
54ACT240FMQB
National Semiconductors
3,0
54ACT253FMQB
National Semiconductors
3,0
54HCT244FK
Texas Instruments
3,0
74HC1G14GW
NXP Semiconductors
3,0
74HCT138D
NXP Semiconductors
3,0
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
О применимости оценок по “типовым представителям”
Логические ИС
Hаименование
Производитель
Доза
Доза
74HCT00D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT04D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT164D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT165D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT245D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT573D
NXP Semiconductors
3,0
74HCT74D
NXP Semiconductors
3,0
54ACT161FMQB
National Semiconductors
3,0
54ACT240FMQB
National Semiconductors
3,0
54ACT253FMQB
National Semiconductors
3,0
54HCT244FK
Texas Instruments
3,0
74HC1G14GW
NXP Semiconductors
3,0
74HCT138D
NXP Semiconductors
3,0
74ACT04D
On Semiconductor
2,5
74ACT04SC
Texas Instruments
12,0
74HC14D
Philips
13,0
74ACT14DG
National Semiconductors
16,0
74ACT377SC
Fairchild
4,8
74ACT74SC
Fairchild
2,5
74HC4053MTC
Fairchild
12,0
14,0
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
О применимости оценок по “типовым представителям”
Линейный стабилизатор ADP 3335 ARM
Уровень стойкости
70
60
50
40
30
20
10
0
1
2
3
4
5
6
Напряжение стабилизации
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Методический подход к оценке стойкости ЭКБ
1)
По результатам испытаний ЭРИ.
2)
По результатам анализа конструктивно-технологических
параметров и характеристик.
3)
По результатам ранее проведенных радиационных испытаний
ЭРИ данного типа и радиационных испытаний аналогов.
Два последних метода могут использоваться при
гарантированном не менее чем трехкратном запасе по
стойкости конструктивных или функциональных аналогов.
4)
Не рекомендуется применять экспертные методы оценок
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Цитата из доклада ЦНИИМАШ: «ОПЫТ ЭКСПЕРТИЗЫ И СЕРТИФИКАЦИИ
БОРТОВОЙ РЭА РАЗРАБАТЫВАЕМЫХ КОСМИЧЕСКИХ АППАРАТОВ…»
Типовые ИЭТ и значения параметров их чувствительности к ОС
при воздействии заряженных частиц
Эффекты от ТЗЧ
Группа ЭРИ
Обратимые отказы
Эффекты от протонов
Катастрофические
отказы
Обратимые отказы
Катастрофические
отказы
L0,
МэВсм2/мг
0, см2
L0, МэВсм2/мг
Ер0, МэВ
s, см2
СОЗУ
1–5
10–8–10–6 *)
30–60 (1 Мб);
>60 (1 Мб или RH)
20–100
10–14–10–13
*)
ДОЗУ
<1–3
10–7–10–5 *)
>60
20–50
10–14–10–12
*)
Не чувствительны
МП и МК
1–10
10–5–10–2
20–40
50–150
10–12–10–11
Не чувствительны
ПЛИС
3–30
10–7–10–5 *)
>10–30
30–100
Нет
данных
Не чувствительны
Нет данных
>20
50–70
10–11–10–12
Не чувствительны
FLASH-ПЗУ
Ер0, МэВ
Не чувствительны
ППЗУ
5–20
10–11–10–9 *)
>20–60
20–50
10–16–10–
14*)
Не чувствительны
АЦП
1–10
10–5–10–4
20–60 (КМОП);
>100 (биполяр.)
50–100
10–10–10–9
Не чувствительны
1–10
10–5–10–3
20 – >80
ОУ
2–5
10–4–10–3
>80
ВИП
>30–60
10–5–10–4
>50–100
Приемопередатчики
5–20
10–5–10–4
>50–100
ЦАП
Нет данных
О применимости экспертных оценок
Тип
Наименование
Производитель
ЛПЭ
СОЗУ
EDI88130CS20
White Electronic
Designs
<15
(3+1,5)
CОЗУ
WMS512K8V
White Electronic
Designs
<15
(12,0)
AT29C010A-90
Atmel, США
14,0
ЦАП
AD9763ASTZ
Analog Devices
10,0
Микроконвектер
ADUC841BS6
Analog Devices
3,0
Микропроцессор
IDTQS3125Q
IDT
ШИМ-контроллер
UCC1806L
Texas
Instruments
14,0
V24C12M100BL
Vicor, США
14,0
Флеш-память
ВИП
<15
( 9,0 )
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Испытания: зачетные или определительные?
Выходное напряжение стабилизатора ADP3335
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Испытания: зачетные или определительные?
Входной ток смещения ОУ OP1177AR
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
Испытания: зачетные или определительные?
Выходное напряжение стабилизатора LT1461AIS8- 5
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
ЭКБ ОП для испытаний по эффекту «защелки»
Кол-во
типов
Класс ЭКБ
СОЗУ, ПЗУ
3
КМОП логика
4
КМОП аналоговые коммутаторы
3
КМОП логика
4
КМОП БМК
4
4
(1 испытан)
Контроллеры, микропроцессоры
БИКМОП интерфейсные приемопередатчики
3
Мощные МОП- транзисторы
3
Преобразователь напряжения
1
ФГУП «ЦНИИ «Комета»
ВЫВОДЫ.
Технические и методические проблемы испытаний ЭКБ
1)
Адекватные оценки для низкой интенсивности.
При испытаниях на высокой мощности дозы провести замеры через
168 час (режим хранения- как при испытаниях) и принять решение о
необходимости испытаний на низкой мощности дозы
2)
Контроль катастрофических отказов при воздействии ОЗЧ.
По результатам испытаний должно выдаваться заключение об
отсутствии или наличии катастрофического отказа вследствие эффекта
«защелки».
3)
Корректный выбор критериальных параметров.
4)
Проведение определительных, а не зачетных испытаний ЭКБ.
5)
Проведение испытаний ЭКБ ОП по эффекту «защелки».
6)
Проведение испытаний РЭА (дозовых и ВЭП).
ФГУП «ЦНИИ «Комета»