ФГУ НПК «Технологический центр» МИЭТ Технологические измерения как инструмент обеспечения

ФГУ НПК «Технологический центр» МИЭТ
Технологические измерения как инструмент обеспечения
надёжности при разработке и производстве ЭКБ космического
применения
А.С. Басаев
www.tcen.ru
[email protected]
www.asic.ru
1
Особенности ЭКБ космического применения







высокие требования к гарантированной надёжности
(безотказная работа 15 лет и более)
гарантированная стойкость к ВВФ космического пространства
расширенный температурный диапазон (от -60 до +125)
поддержка производства в течение длительного срока (15 лет и
более)
крайне малая серийность (от десятков штук)
сжатые сроки разработки и постановки на производство (6-12
мес.)
обеспечение требований стандартов для ЭКБ космического
применения на этапах разработки и производства
ОСТ В 11 0998-99 «Микросхемы интегральные. Общие технические
условия.»
MIL-PRF-38535 PERFORMANCE SPECIFICATION INTEGRATED
CIRCUITS (MICROCIRCUITS) MANUFACTURING, GENERAL
SPECIFICATION FOR
2
Основная проблема – хороший чип с
предсказуемым поведением
Виды испытаний (ОСТ 0998):
 квалификационные,
 периодические,
 отбраковочные в процессе изготовления
(Пл, Сб, Цех НУ, Цех Т+, Цех Т-, ТУ НУ, ТУ Т)
 приёмо-сдаточные,
 пластин на устойчивость к спецфакторам,
 длительные испытания на безотказность,
 испытания на гамма-процентный срок сохраняемости
_______________________________________________
ДОИ (входной контроль, отбраковочные испытания,
диагностический неразрушающий контроль,
выборочный разрушающий физический анализ)
3
Измерения при изготовлении БМК
Изготовление
партии
базовых
пластин БМК
(25 пластин)
Зашивка
проекта (1-2)
пластины
Сборка
Цех НУ
Пл
Аттестация базы:
«0»-я зашивка покрывает
100% ячеек, 100% окон,
максимальные выходные
нагрузки ячеек,
кольцевой генератор и
пр.
Испытания на рад.
стойкость
ЭТТ, ТЦ
и т.п.
Сб
Цех Т+
Цех Т-
Разбраковка на
пластине.
Разбраковка
после сборки
ФК,
параметрический анализ,
тестовая
полоса
ФК,
параметрический анализ
ТУ НУ
ТУ Т
Приёмка Приёмка
ОТК
ПЗ
Электрофизика по
тестовой полосе
4
Что меряем?





выходные напряжения низкого и высокого уровня под нагрузкой
UOL, UOH;
ток потребления ICC;
токи утечки на входах IIL, IIH;
токи утечки на входах и выходах в состоянии «Выключено» IOZL,
IOZH;
токи доопределения внутренних резисторов IR
Логический проект и контрольно-диагностические тесты кроме
проверки функционирования и переключения максимально
возможного числа функциональных ячеек должны обеспечивать
контроль перечисленных параметров. Например:
- в состав библиотеки функциональных ячеек должны входить
драйверы периферийных ячеек, обеспечивающие отключение
выходных транзисторов для измерения токов утечки (Z-вход)
- для измерения статического тока потребления в логическом
проекте должен быть реализован условный переход схемы в
статический режим
5
Традиционные правила контроля электрических параметров микросхем
(на примере тока потребления)
Цеховая норма = Норма ТУ – 2 погр. прибора
Норма на пластине = Норма ТУ – 2 погр. прибора
N, шт
норма ТУ
1
2
норма цеха
норма для
пластины
ICC, мкА
105
120
150
6
Ужесточенная таблица норм электрических параметров микросхем
N, шт
норма ТУ
норма цеха
норма
цеха
(ОТК)
норма для
пластины
8 15
норма после
сборки
норма для
пластины
ICC, мкА
105
на пластине
Параметр
не
не
менее более
Ток потребления, мкА
15
Ток утечки высокого и низкого уровня, нА
-20
40
Выходное напряжение низкого уровня, В
0,18
Выходное напряжение высокого уровня, В
4,3
120
после сборки
не
не
менее более
8
-5
15
0,15
4,35
150
по ТУ
не
более
не
более
150
±300
0,4
4,0
7
Маршрут изготовления партии микросхем для
комплектования космической аппаратуры с
последующим проведением ДОИ
изготовление
микросхем
комплектование
партий на ДОИ
изготовление
микросхем
проведение
ДОИ
проведение
ДОИ
Заказчик
НПК ТЦ
Испытательный
центр
Заказчик
НПК ТЦ
Испытательный
центр
документы
обработка партий
микросхем
пересылка партий
микросхем
8
Обеспечение качества
На этапе разработки

Тестопригодные библиотеки

Контроль качества проекта на тестопригодность

Аттестация проекта (температура, напряжение питания,
сопротивление поликремния, крутизна N- и P-транзисторов)

Использование имитаторов (БМК-ПЛИС-БМК)
2.
На этапе производства

Ужесточение отбраковочных норм

Сокращение цикла Производство-ДОИ
__________________________________________
Планы:

Набор статистики по дрейфу параметров

Измерения электрических параметров при воздействии
радиационных факторов

Разработка моделей, учитывающих воздействие ВВФ КП и их
учёт при аттестации проектов
1.
9
Проблемы новых подходов к
обеспечению качества
1.
2.
Технические (доработка библиотек, САПР, программ для
измерений, измерительного оборудования)
Методологические (разработка и утверждение новых методик
измерений, правил проектирования, проблемы ДОИ – ОСТ 11
14.1011-99. Приложение Ж. «Выявление резко выделяющихся
наблюдений для распределений, близких к нормальному»)
Бокс
Выбросы
Выброс
«Усы»
3.
Экономические (затратный механизм формирования цены – никто не
заинтересован в повышении качества)
10
Новые тенденции в разработке РЭА КП и
связанные с ними проблемы
1.


2.

3.

Система в корпусе
Обеспечение тестопригодности (возможности
контроля параметров каждого чипа)
Снижение выхода годных из-за использования
кристаллов, не прошедших ЭТТ
Система на кристалле
Тестопригодность (параметрический контроль
аналоговых блоков)
Сертификация ЭКБ в составе аппаратуры (блоков)
Невозможность определения дрейфа параметров и
прогнозирования срока безотказного
функционирования
11
Контактная информация:
Наш адрес:





124498, Москва, МИЭТ, НПК «Технологический Центр»
Телефон: +7 (499) 734-4521
Факс: +7 (495) 913-2192
www.tcen.ru, www.asic.ru
e-mail: [email protected]
Басаев Александр Сергеевич


Телефон: +7 (499) 720-8906
e-mail: [email protected]
12