Статистический разброс показателей радиационной стойкости интегральных схем иностранного производства

The analysis of the failure total doses variation of different foreign manufacturers integrated circuits is presented. More than double difference of the failure total doses within a party proved to be rather typical. The variations distribution for different manufacturers is presented.

О бъемы выборок интегральных схем иностранного производства (ИС ИП) для проведения радиационных испытаний в ходе сертификации для применения в космической аппаратуре, как правило, не превышают 5 образцов (нередко всего 2 – 3 образца). Такие ограничения аргументируются как проблемами закупки, так и предположением о высокой стабильности параметров ИС ИП одной партии, в том числе показателей радиационной стойкости.

В целях анализа достоверности данного предположения проведен обзор результатов дозовых радиационных испытаний более чем ста партий разных типов ИС ИП, которые проводились в 2003 – 2010 гг. В каждом случае вычислялся разброс доз отказа образцов испытываемой партии как отношение максимальной дозы отказа к минимальной:

R = (DMAX / DMIN – 1)×100%.                        (1)

В ходе анализа выявлены как случаи полного отсутствия разброса ( R = 0 с точностью до погрешности дозиметрии и с учетом дискретности процедуры облучения и контроля), так и случаи более чем двукратного разброса доз отказа ( R > 100% , таких результатов около 12%). Отмечен случай более чем тридцатикратного расхождения доз отказа двух образцов одной выборки (K6R4016V1D, Samsung). Некоторые примеры зависимостей критериальных параметров ИС, характеризующие разбросы доз отказа, показаны на рис. 1 – 5 [1 – 4].

Рис. 1. Дозовые зависимости тока потребления в активном режиме ИС конфигурационного постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) EPC1LI20N (Altera)

Рис. 2. Дозовые зависимости выходного напряжения образцов ИС линейного стабилизатора напряжения LT1117IST-3.3 (Linear Technology)

Рис. 3. Дозовые зависимости токов потребления образцов ОЗУ AS7C4096-15JI (Austin)

Поглощенная доза, крад (Si)

Рис. 5. Дозовые зависимости токов потребления образцов ИС SNJ54ABT125W (Texas Instruments)

Рис. 4. Дозовые зависимости токов потребления образцов ИС SNJ54ABT162245WD (Texas Instruments)

Рис. 6. Распределение разбросов доз отказа

Рис. 7. Распределение разбросов доз отказа по фирмам-производителям ИС

ный характер их дозовой деградации, разброс значений доз отказа составляет 140% (т.е. различие между наиболее стойким и наименее стойким образцами – почти 2,5 раза).

Другая распространенная ситуация – различное радиационное поведение критического параметра у разных образцов одной партии микросхем. Несколько примеров приведены на рис. 3 – 5 . В этих случаях разброс доз отказа может существенно превышать 100%. В примере, показанном на рис. 5 , разброс трудно определить, т.к. один из образцов не отказывает.

На рис. 6 показана гистограмма распределения разбросов доз отказа всех испытанных ИС ИП [5]. Установлено, что в 40% случаев разброс не превышает погрешности дозиметрии (т.е. 20%). Разброс доз отказа еще 30% ИС не превышает 50%. В диапазоне значений разброса от 50% до 100% находятся еще 18% ИС, а у оставшихся 12% ИС разброс доз отказа оказался более чем двукратным.

Интерес представляет анализ разбросов доз отказа ИС ИП разных производителей ( рис. 7 ). Число различных партий ИС каждой из представленных на рис. 7 фирм-производителей составляло не менее 7. Видно, что стабильность показателей радиационной стойкости у разных фирм существенно различается. При этом можно отметить, что в целом разброс доз отказа сложных цифровых СБИС ниже, чем аналоговых и простых логических ИС. В то же время статистического материала недостаточно для рекомендаций по определению размера выборки для радиационных испытаний ИС конкретных производителей.

Таким образом, представляются необоснованными предположение об априорно высокой стабильности показателей радиационной стойкости ИС ИП и основанное на этом предположении сокращение размеров выборок для радиационных испытаний

• 1.    Калашников О.А., Некрасов П.В., Демидов А.А. Функциональный контроль микропроцессоров при проведении радиационных испытаний./ Приборы и техника эксперимента, 2009. – № 2. – С. 48 – 52.

• 2.    Калашников О.А., Некрасов П.В., Соколов М.Н. и др. Экспериментальные исследования радиационного поведения микросхем иностранного производства./ Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем – Стойкость-2006». – М.: МИФИ, 2006. – С. 259 – 260.

• 3.    Бобровский Д.В., Калашников О.А. Исследование дозовых радиационных эффектов ПЛИС Xlinx./ Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем – Стойкость-2007». – М.: МИФИ, 2007. – С. 203 – 205.

• 4.    Ершова Е.В., Калашников О.А. Обзор сравнительных результатов радиационных испытаний интегральных схем иностранного производства./ Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем – Стойкость-2009». – М.: МИФИ, 2009. – С. 236 – 239.

• 5.    Калашников О.А. Анализ разбросов показателей радиационной стойкости интегральных схем иностранного производства./ Научно-технический сборник «Радиационная стойкость электронных систем – Стойкость-2009». – М.: МИФИ, 2009. – С. 23 – 24.

ИНФОРМАЦИЯ ДЛЯ АВТОРОВ

• I.    Требования к авторским материалам

• 1. Текст: ■ формат Microsoft Word; ■ поля документа – все по 2 см; ■ шрифт – Times New Roman, кегль 12; ■ межстрочный интервал – 1,5 (в таблицах – 1,0); ■ текст должен быть без отступов и переносов; ■ страницы должны быть пронумерованы – внизу справа

• 2.    Рисунки (схемы, графики и т.п.), формулы – должны быть выполнены либо средствами Microsoft Word, либо в форматах EPS (предпочтительно), CDR, AI.

• 3.    Фото – присылаются отдельными файлами в форматах TIFF (предпочтительно), PSD, IPEG, с разрешением не менее 300 dpi.

• 4.    Список литературы должен быть представлен в соответствии с действующим ГОСТом

• II.    Сведения об авторах

• ■ Фамилия, полное имя и отчество автора (авторов, если их несколько); ■ ученая степень и ученое звание автора (авторов); ■ контактный телефон и E-mail автора (авторов); ■ места работы (учебы) и должности всех авторов¹⁾

• III.    Аннотация

• ■ Статья должна сопровождаться краткой аннотацией и списком ключевых слов на русском и английском языках.

• IV.    Общая информация

• ■ Публикации принимаются только оригинальные статьи (ранее нигде не публиковавшиеся); ■ все научные статьи проходят обязательное рецензирование; ■ авторы несут ответственность за недостоверные сведения, содержащиеся в их материалах; ■ за публикации не рекламного характера плата не взимается.