АО "Научно-исследовательский институт электронной техники"
Россия
УДК 621.3 Электротехника
В статье рассматривается влияния электромагнитных полей на радиационные эффекты в микросхемах, описывается влияние электромагнитных полей в зависимости от расстояния от центра взрыва, оценивается степень защищенности микросхем. Рассматриваются оценки воздействия электромагнитных полей, создаваемых гамма-излучением, на КМОП микросхемы, описывается физический процесс, математическая модель возникновения тока утечки, потеря заряда, скорость переключения транзисторов и электронная подвижность. Рассматриваются насколько способов защиты от воздействия электромагнитных полей на КМОП полупроводники: экранирование, снижение мощности и частоты излучения, компенсация воздействия. Рассматривается как физическая основа, так и математическая модель параметров для экранирования: коэффициент затухания и эффективность экранирования. Определяется основной способ защиты микросхем от электромагнитных полей с помощью экранирования, снижения мощности и частоты излучения, а также компенсации воздействия. В статье описывается математическая, алгоритмическая модели, на основании которых построена компьютерная модель для оценки воздействия электромагнитного поля на КМОП полупроводники. Оценка достоверности проведения оценки защищенности микросхемы строится на основе проведения компьютерного эксперимента, построенного с помощью программы, написанной на языке программирования C#. Итогом стали данные анализа защищенности от воздействия электромагнитного поля на КМОП полупроводники для расстояний от эпицентра взрыва на расстоянии от 10 до 100 км с шагом 10 км.
моделирование, компьютерное моделирование, модель, С#, микросхема, электромагнитные поля, КМОП полупроводники, радиационные эффекты, экранирование, снижение мощности, частоты излучения, компенсация воздействия, коэффициент затухания, эффективность экранирования.
1. Особенности проектирования микросхем, выполненных по глубоко-субмикронным технологиям / А.В. Ачкасов [и др.] // Моделирование систем и процессов. - 2022. - Т. 15, № 4. - С. 7-17.
2. Соколов, Е. Г. Воздействия внешних электромагнитных полей на компьютеры / Е. Г. Соколов, Б. Н. Морозов // T-Comm: Телекоммуникации и транспорт. - 2017. - Т. 11, № 11. - С. 52-56.
3. Липатников, В.А. Глава 8. Системные вопросы защиты программ и данных. Защита программного обеспечения пользователей индивидуальных вычислительных средств и сетей / В.А. Липатников, В.О. Драчев, В.В. Карганов // Технологии защиты информации в условиях кибернетического противоборства. - Санкт-Петербург, 2020. - С. 323-435.
4. Гуревич, В. Проблема электромагнитных воздействий на микропроцессорные устройства релейной защиты. Часть 3 / В. Гуревич // Компоненты и технологии. - 2010. - № 4(105). - С. 91-96.
5. Требования устойчивости и стойкости технических систем к воздействию импульсных электромагнитных полей / Н.В. Балюк, С.Д. Орлов, В.В. Оленевский, Д.Н. Стецюк // Технологии электромагнитной совместимости. - 2022. - № 2(81). - С. 3-19.
6. Oliver. H. ORIGEN-S: SCALE system module to calculate fuel depletion, actinide transmutation, fission product buildup and decay, and associated radiation source terms / H. Oliver. - NUREG/CR-0200, 2000. - Rev. 5, Vol. 2, Sec. F7.
7. SCALE 4.3. Modular Code System for Performing Standardized Computer Analysis for Licensing Evaluation. NUREG/CR-0200, Rev. 5 (ORNL/NUREG/CSD-2/R5), RSIC code package CCC-545, Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN. Sept. 1995.
8. Validity of the Geometrical Progression Formula in Approximating Gamma-Ray Buildup Factors / Y. Harima, Y. Sakamoto, S. Tanaka, M. Kawai // Nuclear Science and Engineering. - 1986. - Vol. 94. - Pp. 24-35.
9. Зольников, В.К. Моделирование и анализ производительности алгоритмов балансировки нагрузки облачных вычислений / В.К. Зольников, О.В. Оксюта, Н.Ф. Даюб // Моделирование систем и процессов. - 2020. - Т. 13, № 1. - С. 32-39.
10. Барбашов, В.М. Методы построения КФП для прогнозирования функциональных отказов БИС при воздействии радиационных и электромагнитных излучений / В. М. Барбашов // Микроэлектроника. - 2010. - Т. 39, № 2. - С. 113-125.
11. Координация проектных работ в области СНК и сложно функциональных блоков / К.В. Зольников, В.И. Анциферова, С.А. Евдокимова, С.В. Гречаный // Моделирование систем и процессов. - 2020. - Т. 13, № 3. - С. 71-76.
12. Барбашов, В.М. Функционально-логическое моделирование качества функционирования ИС при воздействии радиационных и электромагнитных излучений / В. М. Барбашов, Н. С. Трушкин // Микроэлектроника. - 2009. - Т. 38, № 1. - С. 34-47.
13. Акулов, М.А. Защитные покрытия на основе композиционных радиоматериалов для снижения уровня электромагнитного излучения в СВЧ-диапазоне / М.А. Акулов, Г.Е. Кулешов // Актуальные проблемы радиофизики : сборник трудов Международной молодежной научной школы. - Томск, 2017. - С. 9-12.
14. Исследование влияния мощных электромагнитных излучений на приемные антенные системы со сверхпроводящими защитными устройствами / Н.C. Еремина, И.И. Кравченко, М.Н. Курилов [и др.] // Проблемы региональной энергетики. - 2022. - № 3(55). - С. 140-155. - DOI:https://doi.org/10.52254/1857-0070.2022.3-55.11.
15. Аствацатурьян, Е.Р. Особенности учета неточности моделей при анализе стабильности сложных электронных устройств физического эксперимента. В кн.: Электроника для экспериментальной физики. / Е.Р. Аствацатурьян. - М.: Энергоатомиздат, 1986. - С. 3-8.
16. Гайнутдинов, Р.Х. Эффективное взаимодействие радиационного поля с сильным классическим электромагнитным полем / Р. Х. Гайнутдинов, А. А. Мутыгуллина, М. А. Хамадеев // Ученые записки Казанского государственного университета. Серия: Физико-математические науки. - 2008. - Т. 150, № 2. - С. 112-117.
17. Анализ проблем моделирования элементов КМОП БИС / В.К. Зольников [и др.] // Моделирование систем и процессов. - 2018. - Т. 11, № 4. - С. 20-25.
18. Калугин, М.А. Численное моделирование радиационных полей от источников ионизирующего излучения внутри защитной оболочки АЭС при аварии / М.А. Калугин // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Физика ядерных реакторов. - 2009. - № 2. - С. 28-34.
19. Цифровая и вычислительная техника : учебник для вузов / Э. В. Евреинов [и др.]. - М.: Радио и связь, 1991. - 464 с.
20. An automated system of the high accuracy measurement of power consumption and analysis of the results in digital integrated circuits / O.H. Petrosyan, Z.M. Avetisyan, S.A. Ghukasyan, A.E. Tadevosyan // Proceedings of National Polytechnic University of Armenia. Information Technologies, Electronics, Radio Engineering. - 2019. - № 1. - С. 62-71.
21. Синюкин, А.С. Разработка ведомого устройства интерфейса SPI на основе базовых матричных кристаллов / А.С. Синюкин, М.А. Денисенко, А.В. Ковалев // Инженерный вестник Дона. - 2023. - № 11 (107). - С. 104-116.
22. Прищепенко А.Б. Взрывы и волны. Взрывные источники электромагнитного излучения радиочастотного диапазона : учеб. пособие по специальности 170103 «Средства поражения и боеприпасы» / М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2008.
23. Camp, M. Influence of the technology on the destruction effects of semiconductors by impact of EMP and UWB pulses / M. Camp, H. Garbe, D. Nitsch // IEEE International Symposium on EMC. - 2002. - Vol. 1. - Pp. 87-92.
