Modeling of systems and processes Modeling of systems and processes Моделирование систем и процессов 2219-0767 53292 10.12737/2219-0767-2022-15-3-102-109 Технические науки Технические науки Computer simulation of radiation effects on non-volatile OxRAM memory Компьютерное моделирование воздействия радиации на энергонезависимую память OxRAM Чубунов Павел Александрович Chubunov Pavel Aleksandrovich Солодилов Максим Витальевич Solodilov Maksim Vital'evich Рязанцев Роман Борисович Ryazancev Roman Borisovich Литвинов Николай Николаевич Litvinov Nikolay Nikolaevich Гамзатов Нариман Гамзевич Gamzatov N. G. Скворцова Татьяна Владимировна Skvortsova Tatyana Vladimirovna Оксюта Олеся Владимировна Oksyuta O. V. АО "Научно-исследовательский институт космического приборостроения" Россия АО "Научно-исследовательский институт космического приборостроения" Russian Federation Воронежский государственный лесотехнический университет имени Г.Ф. Морозова Voronezh State University of Forestry and Technologies named after G.F. Morozov АО "ВЗПП-С" Россия АО "ВЗПП-С" Russian Federation АО «Научно-исследовательский институт «Субмикрон» (г. Москва) Москва Россия Scientific research institute «Submicron» Moscow Russian Federation 05 10 2022 05 10 2022 15 3 102 109 05 10 2022 https://zh-szf.ru/en/nauka/article/53292/view

В работе рассматриваются вопросы обеспечения стойкости энергонезависимой памяти при радиационном воздействии. Были проведены экспериментальные исследования стойкости мемристоров. Механизм переключения на мемристорах ТаОх схож, но не идентичен с мемристором TiO2. Рентгеновские данные показали, что состояние «выкл» наиболее подвержено радиационному повреждению, поэтому до γ-облучения все устройства были сброшены в состояние «выкл». После завершения последовательности облучения был выполнен цикл установки/сброса. Для примера построены графики чтения I-V кривых, показывающие небольшое изменение наклона. Изменения установки/сброс находится в диапазоне наблюдаемых электрических колебаний в устройстве между циклами, поэтому его нельзя однозначно отнести к γ-облучению. При облучении в статическом режиме с ЛПЭ 70 МэВ∙см2/мг одиночные эффекты не наблюдались, а в динамическом режиме были.

The paper discusses the issues of ensuring the stability of non-volatile memory under radiation exposure. Experimental studies of the durability of memristors were carried out. The switching mechanism on TaOh memristors is similar, but not identical to the TiO2 memristor. X-ray data showed that the "off" state is most susceptible to radiation damage, therefore, before gamma irradiation, all devices were reset to the "off" state. After the irradiation sequence was completed, an installation/reset cycle was performed. For example, graphs of reading I-V curves showing a slight change in slope are constructed. The setting/reset changes are in the range of observed electrical oscillations in the device between cycles, so it cannot be unambiguously attributed to gamma irradiation. When irradiated in static mode with a LPE of 70 MeV * cm2 /mg, single effects were not observed, but in dynamic mode they were.

 Электронная компонентная база энергонезависимая память OxRAM радиационное воздействие космическое пространство ионизационное излучение. Electronic component database non-volatile OxRAM memory radiation exposure outer space ionizing radiation.

Improving TID radiation robustness of a CMOS OxRAM-Based neuron circuit by using enclosed layout transistors / P.I. Vaz, P. Girard, A. Virazel, H. Aziza // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. - 2021. - Vol. 29(6). - C. 9394780. - DOI: 10.1109/TVLSI.2021.3067446. Improving TID radiation robustness of a CMOS OxRAM-Based neuron circuit by using enclosed layout transistors / P.I. Vaz, P. Girard, A. Virazel, H. Aziza // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. - 2021. - Vol. 29(6). - C. 9394780. - DOI: 10.1109/TVLSI.2021.3067446. Формирование ЭКБ для космического применения / П.П. Куцько, П.Л. Пармон, В.К. Зольников, С.А. Евдокимова // Моделирование информационных систем : сборник материалов Международной научно-практической конференции. - Воронеж, 2021. - С. 469-474. - DOI: 10.34220/MIS 469-474. Formirovanie EKB dlya kosmicheskogo primeneniya / P.P. Kuc'ko, P.L. Parmon, V.K. Zol'nikov, S.A. Evdokimova // Modelirovanie informacionnyh sistem : sbornik materialov Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferencii. - Voronezh, 2021. - S. 469-474. - DOI: 10.34220/MIS 469-474. A CMOS OxRAM-based neuron circuit hardened with enclosed layout transistors for aerospace applications / P.I. Vaz, P. Girard, A. Virazel, H. Aziza // Proceedings - 2020 26th IEEE International Symposium on On-Line Testing and Robust System Design, IOLTS 2020. - 2020. - C. 9159709. - DOI: 10.1109/IOLTS50870.2020.9159709. A CMOS OxRAM-based neuron circuit hardened with enclosed layout transistors for aerospace applications / P.I. Vaz, P. Girard, A. Virazel, H. Aziza // Proceedings - 2020 26th IEEE International Symposium on On-Line Testing and Robust System Design, IOLTS 2020. - 2020. - C. 9159709. - DOI: 10.1109/IOLTS50870.2020.9159709. Temperature dependence of single-event transient pulse widths for 7-nm bulk FinFET technology / J. Cao, L. Xu, S.-J. Wen [et al.] // IEEE International Reliability Physics Symposium Proceedings. - 2020. - C. 91292542020. - DOI: 10.1109/IRPS45951.2020.9129254. Temperature dependence of single-event transient pulse widths for 7-nm bulk FinFET technology / J. Cao, L. Xu, S.-J. Wen [et al.] // IEEE International Reliability Physics Symposium Proceedings. - 2020. - C. 91292542020. - DOI: 10.1109/IRPS45951.2020.9129254. Волощенко, П.Ю. Анализ передачи амплитуды напряжения сигнала в кросс-бар структуре энергонезависимой памяти на основе мемристоров / П.Ю. Волощенко, Ю.П. Волощенко, В.А. Смирнов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2019. - № 6 (208). - С. 112-121. -DOI: 10.23683/2311-3103-2019-6-112-121. Voloschenko, P.Yu. Analiz peredachi amplitudy napryazheniya signala v kross-bar strukture energonezavisimoy pamyati na osnove memristorov / P.Yu. Voloschenko, Yu.P. Voloschenko, V.A. Smirnov // Izvestiya YuFU. Tehnicheskie nauki. - 2019. - № 6 (208). - S. 112-121. -DOI: 10.23683/2311-3103-2019-6-112-121. Calibration and electric characterization of p-mnos RADFETS at different dose rates and temperatures / P.A. Zimin, E.V. Mrozovskaya, P.A. Chubunov [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2019. - Т. 940. - С. 307-312. - DOI: 10.1016/j.nima.2019.05.099. Calibration and electric characterization of p-mnos RADFETS at different dose rates and temperatures / P.A. Zimin, E.V. Mrozovskaya, P.A. Chubunov [et al.] // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. - 2019. - T. 940. - S. 307-312. - DOI: 10.1016/j.nima.2019.05.099. Ле, Б.Ч. Технология построения регистратора параметров цифровой системы управления на основе сегнетоэлектрической энергонезависимой памяти / Б.Ч. Ле, Ю.А. Холопов // ТРУДЫ МФТИ. Труды Московского физико-технического института (национального исследовательского университета). - 2017. - Т. 9, № 2 (34). - С. 136-142. Le, B.Ch. Tehnologiya postroeniya registratora parametrov cifrovoy sistemy upravleniya na osnove segnetoelektricheskoy energonezavisimoy pamyati / B.Ch. Le, Yu.A. Holopov // TRUDY MFTI. Trudy Moskovskogo fiziko-tehnicheskogo instituta (nacional'nogo issledovatel'skogo universiteta). - 2017. - T. 9, № 2 (34). - S. 136-142. Разработка радиационно стойкой энергонезависимой ячейки памяти SONOS на базе технологии 180 нм / Д.В. Червонный, Р.А. Арилин, Н.Н. Матвеев [и др.] // Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13, № S5-1 (102). - С. 228-229. - DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.5s.228.229. Razrabotka radiacionno stoykoy energonezavisimoy yacheyki pamyati SONOS na baze tehnologii 180 nm / D.V. Chervonnyy, R.A. Arilin, N.N. Matveev [i dr.] // Nanoindustriya. - 2020. - T. 13, № S5-1 (102). - S. 228-229. - DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.5s.228.229. Исследование особенностей интеграции элементов энергонезависимой памяти fram c кмоп технологией / О.М. Орлов, Д.Д. Воронов, Р.А. Измайлов, Г.Я. Красников // Микроэлектроника. - 2017. - Т. 46, № 5. - С. 380-385. - DOI: 10.7868/S0544126917050088. Issledovanie osobennostey integracii elementov energonezavisimoy pamyati fram c kmop tehnologiey / O.M. Orlov, D.D. Voronov, R.A. Izmaylov, G.Ya. Krasnikov // Mikroelektronika. - 2017. - T. 46, № 5. - S. 380-385. - DOI: 10.7868/S0544126917050088. Близно, М.В. Исследование закономерностей развития энергонезависимой памяти / М.В. Близно // Проблемы искусственного интеллекта. - 2019. - № 2 (13). - С. 39-48. Blizno, M.V. Issledovanie zakonomernostey razvitiya energonezavisimoy pamyati / M.V. Blizno // Problemy iskusstvennogo intellekta. - 2019. - № 2 (13). - S. 39-48. Фортинский, Ю.К. Создание подсистемы верификации сложных цифровых микросхем с учетом радиационного воздействия / Ю.К. Фортинский, В.К. Зольников, М.В. Конарев. - Воронеж, 2011. - 208 с. Fortinskiy, Yu.K. Sozdanie podsistemy verifikacii slozhnyh cifrovyh mikroshem s uchetom radiacionnogo vozdeystviya / Yu.K. Fortinskiy, V.K. Zol'nikov, M.V. Konarev. - Voronezh, 2011. - 208 s. Сегнетоэлектрическая память: современное производство и исследования / Д.А. Абдуллаев, Р.А. Милованов, Р.Л. Волков [и др.] // Российский технологический журнал. - 2020. - Т. 8, № 5 (37). - С. 44-67. -DOI: 10.32362/2500-316X-2020-8-5-44-67. Segnetoelektricheskaya pamyat': sovremennoe proizvodstvo i issledovaniya / D.A. Abdullaev, R.A. Milovanov, R.L. Volkov [i dr.] // Rossiyskiy tehnologicheskiy zhurnal. - 2020. - T. 8, № 5 (37). - S. 44-67. -DOI: 10.32362/2500-316X-2020-8-5-44-67. ELDRS in P-MOS and P-MNOS based RAD-FETS with thick gate insulators: experiment and simulation / P.A. Zimin, V.S. Anashin, P.A. Chubunov [et al.] / 2018 18th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems, RADECS 2018. - 2020. - С. 9328654. - DOI: 10.1109/RADECS45761.2018.9328654. ELDRS in P-MOS and P-MNOS based RAD-FETS with thick gate insulators: experiment and simulation / P.A. Zimin, V.S. Anashin, P.A. Chubunov [et al.] / 2018 18th European Conference on Radiation and Its Effects on Components and Systems, RADECS 2018. - 2020. - S. 9328654. - DOI: 10.1109/RADECS45761.2018.9328654. 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. Total ionizing dose effects on CMOS devices in a 110 nm technology / E. Riceputi, L. Gaioni, M. Manghisoni [et al.] // PRIME 2017 - 13th Conference on PhD Research in Microelectronics and Electronics, Proceedings. - 2017. - C. 797415213. - DOI: 10.1109/PRIME.2017.7974152. Total ionizing dose effects on CMOS devices in a 110 nm technology / E. Riceputi, L. Gaioni, M. Manghisoni [et al.] // PRIME 2017 - 13th Conference on PhD Research in Microelectronics and Electronics, Proceedings. - 2017. - C. 797415213. - DOI: 10.1109/PRIME.2017.7974152. 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 испытаний аналого-цифрового преобразователя и процессора на стойкость к воздействию ТЗЧ, ВЭП и нейтронов / Р.Р. Хайдаров, Т.С. Наполова, С.В. Колпачков [и др.] // Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость-2021» : сборник тезисов докладов 24-й Всероссийской научно-технической конференции. - Лыткарино, 2021. - С. 93-94. Rezul'taty ispytaniy analogo-cifrovogo preobrazovatelya i processora na stoykost' k vozdeystviyu TZCh, VEP i neytronov / R.R. Haydarov, T.S. Napolova, S.V. Kolpachkov [i dr.] // Radiacionnaya stoykost' elektronnyh sistem «Stoykost'-2021» : sbornik tezisov dokladov 24-y Vserossiyskoy nauchno-tehnicheskoy konferencii. - Lytkarino, 2021. - S. 93-94. Мрозовская, Е.В. Проявление эффекта низкой интенсивности в МНОП-структуре / Е.В. Мрозовская, П.А. Чубунов, Г.И. Зебрев // Наноиндустрия. - 2021. - Т. 14, № S7 (107). - С. 924-925. - DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.7s.924.925. Mrozovskaya, E.V. Proyavlenie effekta nizkoy intensivnosti v MNOP-strukture / E.V. Mrozovskaya, P.A. Chubunov, G.I. Zebrev // Nanoindustriya. - 2021. - T. 14, № S7 (107). - S. 924-925. - DOI: 10.22184/1993-8578.2021.14.7s.924.925. Основные конструктивно-технологические особенности MRAM / Д.В. Васильев, В.В. Амеличев, Д.В. Костюк [и др.] // Нано- и микросистемная техника. - 2020. -Т. 22, № 7. - С. 353-361. - DOI: 10.17587/nmst.22.353-361. Osnovnye konstruktivno-tehnologicheskie osobennosti MRAM / D.V. Vasil'ev, V.V. Amelichev, D.V. Kostyuk [i dr.] // Nano- i mikrosistemnaya tehnika. - 2020. -T. 22, № 7. - S. 353-361. - DOI: 10.17587/nmst.22.353-361. Технология мемристоров / А.Н. Палагушкин, Ф.А. Юдкин, С.А. Прокопенко, А.П. Сергеев // Электронная техника. Серия 3: Микроэлектроника. - 2018. - № 2 (170). - С. 20-26. Tehnologiya memristorov / A.N. Palagushkin, F.A. Yudkin, S.A. Prokopenko, A.P. Sergeev // Elektronnaya tehnika. Seriya 3: Mikroelektronika. - 2018. - № 2 (170). - S. 20-26.