Радиационные эффекты в микросхемах флэш-памяти

Исследование радиационных
эффектов в БИС флэш памяти
А.Л. Васильев
ОАО «ЭНПО СПЭЛС», г. Москва
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
Введение – информация о флэш памяти
Дозовые эффекты
Отказы в управляющей цепи
Отказы в ячейках памяти
Эффекты от отдельных ядерных частиц
Сбои в управляющей цепи
Сбои в ячейках памяти
Отказы флэш памяти
Объемные ионизационные эффекты
Введение
Организация памяти
NOR архитектура
Произвольный доступ
NAND архитектура
Большая емкость
Буферное ОЗУ
Ячейки памяти
Однобитные
Многобитные
Топологические нормы
до 90 нм
Топологические нормы
менее 90 нм
StrataFlash
MirrorBit
ДОЗОВЫЕ ЭФФЕКТЫ 1
ДОЗОВЫЕ ЭФФЕКТЫ
Управляющая цепь
•Отказ стирания
•Ошибки чтения
Ячейки памяти
•Потеря информации
ДОЗОВЫЕ ЭФФЕКТЫ 2
Типовые уровни стойкости ИС флэш памяти
ДОЗОВЫЕ ЭФФЕКТЫ 3
Время стирания микросхемы флэш памяти
ДОЗОВЫЕ ЭФФЕКТЫ 4
Ошибки при чтении флэш памяти
ДОЗОВЫЕ ЭФФЕКТЫ 5
Уровень стойкости ячеек памяти
ВИДЫ СБОЕВ №1
Сбои от отдельных ядерных частиц
Характерные сбои флэш памяти
•Одиночные сбои во внутреннем ОЗУ
•Сбои периферийных цепей
«Зависание» при перезаписи
Остановка цикла стирания
Непреднамеренное стирание блока
•Стирание информации в ячейках памяти
•Тиристорный эффект
ВИДЫ СБОЕВ №3
Сбои буферного ОЗУ
ВИДЫ СБОЕВ №4
Пороговое значение ЛПЭ функциональных сбоев
ВИДЫ СБОЕВ №5
SLC ячейки (облучение нейтронами)
Адрес X
Адрес Y
ВИДЫ СБОЕВ №6
MLC ячейки (облучение ионами с LET = 60 МэВ·см2/мг)
ВИДЫ СБОЕВ №7
Пороговое значение ЛПЭ для сбоев в ячейках памяти
Эффекты мощности дозы
Наблюдаемые эффекты:
•Увеличение тока потребления в цепи питания
•Изменение выходных уровней напряжения
•Потеря функционирования ИС за счет «просадки»
•Сбой регистровых структур
Наиболее чувствительные узлы и режимы:
•Режим стирания и записи
•Буферное ОЗУ
Заключение
• Дозовые
отказы
большинства
современных
микросхем флэш памяти обусловлены отказами
периферийных схем. По мере перехода на
многобитные ЯП начинают доминировать отказы
самих ЯП.
• Эффекты от ОЯЧ выделяются в три группы:
- одиночные сбои в буферной памяти;
- функциональные сбои периферийных схемах,
приводящие к стиранию целых блоков памяти,
зависанию ИС и т.п.
- стирание информации непосредственно в ЯП
• Эффекты мощности дозы – «классические» и не
отличаются от других типов ИС.