Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 53262 10.12737/2219-0767-2022-15-3-16-24 Технические науки Технические науки Experimental studies of radiation effects on FRAM chips Экспериментальные исследования радиационного воздействия на микросхемы FRAM Зольников Владимир Константинович Zolnikov V. K. Гамзатов Нариман Гамзевич Gamzatov N. G. Анциферова Валентина Ивановна Antsiferova V. Ivanovna Полуэктов Александр Владимирович Poluektov Aleksandr Vladimirovich Фиронов Владимир Александрович Fironov Vladimir Aleksandrovich Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov АО «Научно-исследовательский институт «Субмикрон» (г. Москва) Москва Россия Scientific research institute «Submicron» Moscow Russian Federation 05 10 2022 05 10 2022 15 3 16 24 03 10 2022 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/53262/view

Работа посвящена исследованию радиационного воздействия на микросхемы памяти FRAM. Рассматриваются эффекты от попадания в микросхемы тяжелых заряженных частиц, проанализированы результаты в статическом и динамическом режимах. В статистическом режиме чувствительность FRAM не показала каких-либо зависимостей от рисунка данных, но показала взаимосвязь с флюенсом. При динамическом режиме порядок доступа к ячейкам памяти не влияет на чувствительность памяти. Приведены зависимости тока потребления от дозы излучения и времени отжига после облучения. Показана карта эффектов, демонстрирующая область в виде двух полос, чувствительную к лазеру. Согласно ее относительной площади – это периферическая логика устройства. Проведенные исследования подтвердили полезность только нескольких карт эффектов. Это согласуется с результатами испытаний на воздействие тяжелых заряженных частиц.

The work is devoted to the study of radiation effects on FRAM memory chips. The effects of heavy charged particles entering the microcircuits are considered, the results in static and dynamic modes are analyzed. In statistical mode, the sensitivity of FRAM did not show any dependencies on the data pattern, but showed a relationship with fluence. In dynamic mode, the order of access to memory cells does not affect the sensitivity of memory. The dependences of the consumption current on the radiation dose and the annealing time after irradiation are given. An effects map is shown showing a two-band area sensitive to the laser. According to its relative area, this is the peripheral logic of the device. Studies have confirmed the usefulness of only a few effect maps. This is consistent with the results of tests for exposure to heavy charged particles.

 Радиационное воздействие микросхемы FRAM электронная компонентная база тяжелые заряженные частицы ионизационное излучение. Radiation exposure FRAM chips electronic component base heavy charged particles ionization radiation

Total ionizing dose effects of 60Co γ-rays radiation on Hf xZr1−xO2 ferroelectric thin film capacitors / Q. Sun, J. Liao, Q. Peng [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2020. - Vol. 31(3). - Pp. 2049-2056. - DOI: 10.1007/s10854-019-02724-9. Total ionizing dose effects of 60Co γ-rays radiation on Hf xZr1−xO2 ferroelectric thin film capacitors / Q. Sun, J. Liao, Q. Peng [et al.] // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. - 2020. - Vol. 31(3). - Pp. 2049-2056. - DOI: 10.1007/s10854-019-02724-9. Метод и алгоритм поиска дефектов для радиационно-стойких микросхем / К.В. Зольников, В.А. Скляр, В.П. Крюков [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2014. - № 2. - С. 10-13. Metod i algoritm poiska defektov dlya radiacionno-stoykih mikroshem / K.V. Zol'nikov, V.A. Sklyar, V.P. Kryukov [i dr.] // Voprosy atomnoy nauki i tehniki. Seriya: Fizika radiacionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. - 2014. - № 2. - S. 10-13. Effects of total ionizing dose on single event effect sensitivity of FRAMs / Q. Ji, J. Liu, D. Li [et al.] // Microelectronics Reliability. - 2019. - Vol. 95. - Pp. 1-7. - DOI: 10.1016/j.microrel.2019.02.010. Effects of total ionizing dose on single event effect sensitivity of FRAMs / Q. Ji, J. Liu, D. Li [et al.] // Microelectronics Reliability. - 2019. - Vol. 95. - Pp. 1-7. - DOI: 10.1016/j.microrel.2019.02.010. Анализ проблем моделирования элементов КМОП БИС / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, А.В. Фомичев [и др.] // Моделирование систем и процессов. - 2018. - Т. 11, № 4. - С. 20-25. - DOI: 10.12737/article_5c79642bd56f27.90584496. Analiz problem modelirovaniya elementov KMOP BIS / V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, A.V. Fomichev [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. - 2018. - T. 11, № 4. - S. 20-25. - DOI: 10.12737/article_5c79642bd56f27.90584496. Total ionizing dose effect of ferroelectric random access memory under Co-60 gamma rays and electrons / L. Qin, H.-X. Guo, F.-Q. Zhang [et al.] // Wuli Xuebao/Acta Physica Sinica. - 2018. - Vol. 67(16). - C. 166101. - DOI: 10.7498/aps.67.20180829. Total ionizing dose effect of ferroelectric random access memory under Co-60 gamma rays and electrons / L. Qin, H.-X. Guo, F.-Q. Zhang [et al.] // Wuli Xuebao/Acta Physica Sinica. - 2018. - Vol. 67(16). - C. 166101. - DOI: 10.7498/aps.67.20180829. Slimani, M. Evaluation of total ionizing dose effects on commercial FRAMs / M. Slimani, J.-M. Armani, R. Gaillard // 2018 IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference, NSREC 2018. - 2018. - C. 8584287. - DOI: 10.1109/NSREC.2018.8584287. Slimani, M. Evaluation of total ionizing dose effects on commercial FRAMs / M. Slimani, J.-M. Armani, R. Gaillard // 2018 IEEE Nuclear and Space Radiation Effects Conference, NSREC 2018. - 2018. - C. 8584287. - DOI: 10.1109/NSREC.2018.8584287. Overview of radiation effects on emerging non-volatile memory technologies / I.S. Fetahović, E.Ć. Dolićanin, D.R. Lazarević, B.B. Lončar // Nuclear Technology and Radiation Protection. - 2017. - T. 32(4). - Pp. 381-392. - DOI: 10.2298/NTRP1704381F. Overview of radiation effects on emerging non-volatile memory technologies / I.S. Fetahović, E.Ć. Dolićanin, D.R. Lazarević, B.B. Lončar // Nuclear Technology and Radiation Protection. - 2017. - T. 32(4). - Pp. 381-392. - DOI: 10.2298/NTRP1704381F. SOI CMOS, SiGe BiCMOS, GaAs HBT and GaAs PHEMT Technologies Characterization for Radiation-Tolerant Microwave Applications / D.I. Sotskov, A.G. Kuznetsov, V.V. Elesin [et al.] // SIBCON 2021 - International Siberian Conference on Control and Communications. - 2021. - C. 9438923. - DOI: 10.1109/SIBCON50419.2021.9438923. SOI CMOS, SiGe BiCMOS, GaAs HBT and GaAs PHEMT Technologies Characterization for Radiation-Tolerant Microwave Applications / D.I. Sotskov, A.G. Kuznetsov, V.V. Elesin [et al.] // SIBCON 2021 - International Siberian Conference on Control and Communications. - 2021. - C. 9438923. - DOI: 10.1109/SIBCON50419.2021.9438923. Методика оценки ресурса изделий при радиационном воздействии / К.В. Зольников, С.А. Евдокимова, А.С. Ягодкин [и др.] // Современные аспекты моделирования систем и процессов : сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции. - Воронеж, 2021. - С. 247-252. - DOI: 10.34220/MAMSP_247-252. Metodika ocenki resursa izdeliy pri radiacionnom vozdeystvii / K.V. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, A.S. Yagodkin [i dr.] // Sovremennye aspekty modelirovaniya sistem i processov : sbornik materialov Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferencii. - Voronezh, 2021. - S. 247-252. - DOI: 10.34220/MAMSP_247-252. Новикова, Т.П. Управление процессом испытаний электронной компонентной базы и оценка средств его обеспечения / Т.П. Новикова, В.К. Зольников // Научно-технический вестник Поволжья. - 2018. - № 11. - С. 235-238. Novikova, T.P. Upravlenie processom ispytaniy elektronnoy komponentnoy bazy i ocenka sredstv ego obespecheniya / T.P. Novikova, V.K. Zol'nikov // Nauchno-tehnicheskiy vestnik Povolzh'ya. - 2018. - № 11. - S. 235-238. Результаты оценки надежности микросхемы 1921ВК028 / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, Е.В. Грошева, А.И. Яньков // Моделирование систем и процессов. - 2019. - T. 12, № 4. - С. 37-41. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-12-4-37-41. Rezul'taty ocenki nadezhnosti mikroshemy 1921VK028 / V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, E.V. Grosheva, A.I. Yan'kov // Modelirovanie sistem i processov. - 2019. - T. 12, № 4. - S. 37-41. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-12-4-37-41. Результаты оценки надежности микросхемы 1921ВК035 / В.К. Зольников, С.А. Евдокимова, Е.В. Грошева, А.И. Яньков // Моделирование систем и процессов. - 2019. - T. 12, № 4. - С. 42-46. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-12-4-42-46. Rezul'taty ocenki nadezhnosti mikroshemy 1921VK035 / V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova, E.V. Grosheva, A.I. Yan'kov // Modelirovanie sistem i processov. - 2019. - T. 12, № 4. - S. 42-46. - DOI: 10.12737/2219-0767-2020-12-4-42-46. Inter-device radiation-induced leakages in the bulk 180-nm CMOS technology / A.B. Boruzdina, Y.M. Gerasimov, N.G. Grigor’ev [et al.] // Russian Microelectronics. - 2019. - Vol. 48(4). - Pp. 268-272. - DOI: 10.1134/S1063739719030028. Inter-device radiation-induced leakages in the bulk 180-nm CMOS technology / A.B. Boruzdina, Y.M. Gerasimov, N.G. Grigor’ev [et al.] // Russian Microelectronics. - 2019. - Vol. 48(4). - Pp. 268-272. - DOI: 10.1134/S1063739719030028. MOSFETS SEB SEGR qualification results with SOA estimation / S.A. Iakovlev, V.S. Anashin, A.E. Koziukov [et al.] // 2017 17th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems, RADECS 2017. - Space to Ground and Below. - 2019. - С. 8696132. - DOI: 10.1109/RADECS.2017.8696132. MOSFETS SEB SEGR qualification results with SOA estimation / S.A. Iakovlev, V.S. Anashin, A.E. Koziukov [et al.] // 2017 17th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems, RADECS 2017. - Space to Ground and Below. - 2019. - S. 8696132. - DOI: 10.1109/RADECS.2017.8696132. Dovgalenko, G. Adaptive wireless sensor for aerospace application / G. Dovgalenko, K. Altintepe // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2018. - Vol. 10695. - C. 1069504. - DOI: 10.1117/12.2312526. Dovgalenko, G. Adaptive wireless sensor for aerospace application / G. Dovgalenko, K. Altintepe // Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering. - 2018. - Vol. 10695. - C. 1069504. - DOI: 10.1117/12.2312526. Методы обеспечения стойкости электронной компонентной базы в части обратимых одиночных событий / А.Е. Козюков, Г.А. Распопов, А.И. Яньков [и др.] // Моделирование систем и процессов. - 2021. - Т. 14, № 1. - С. 27-32. - DOI: 10.12737/2219-0767-2021-14-1-27-32. Metody obespecheniya stoykosti elektronnoy komponentnoy bazy v chasti obratimyh odinochnyh sobytiy / A.E. Kozyukov, G.A. Raspopov, A.I. Yan'kov [i dr.] // Modelirovanie sistem i processov. - 2021. - T. 14, № 1. - S. 27-32. - DOI: 10.12737/2219-0767-2021-14-1-27-32. Новикова, Т.П. Разработка алгоритма решения задач управления последовательностью испытаний электронной компонентной базы / Т.П. Новикова // Научно-технический вестник Поволжья. - 2018. - № 8. - С. 85-87. Novikova, T.P. Razrabotka algoritma resheniya zadach upravleniya posledovatel'nost'yu ispytaniy elektronnoy komponentnoy bazy / T.P. Novikova // Nauchno-tehnicheskiy vestnik Povolzh'ya. - 2018. - № 8. - S. 85-87. Богданов, Д.С. Радиационная стойкость радиоэлектронного устройства в условиях космического пространства / Д.С. Богданов, И.А. Богданова, А.Н. Волныкин // Вестник Рязанского государственного радиотехнического университета. - 2019. - № 70. - С. 107-117. - DOI: 10.21667/1995-4565-2019-70-107-117. Bogdanov, D.S. Radiacionnaya stoykost' radioelektronnogo ustroystva v usloviyah kosmicheskogo prostranstva / D.S. Bogdanov, I.A. Bogdanova, A.N. Volnykin // Vestnik Ryazanskogo gosudarstvennogo radiotehnicheskogo universiteta. - 2019. - № 70. - S. 107-117. - DOI: 10.21667/1995-4565-2019-70-107-117. Отработка методики бесконтактного нагрева кристаллов ЭКБ при испытаниях на стойкость к одиноким радиационным дефектам / Е.В. Митин, Е.Н. Некрасова, В.С. Анашин, А.Е. Козюков // Петербургский журнал электроники. - 2017. - № 2-3 (87-88). - С. 117-122. Otrabotka metodiki beskontaktnogo nagreva kristallov EKB pri ispytaniyah na stoykost' k odinokim radiacionnym defektam / E.V. Mitin, E.N. Nekrasova, V.S. Anashin, A.E. Kozyukov // Peterburgskiy zhurnal elektroniki. - 2017. - № 2-3 (87-88). - S. 117-122.