ОСОБЕННОСТИ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ СТОЙКОСТИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ К НЕЙТРОННОМУ ВОЗДЕЙСТВИЮ

Александр И. Чумаков, Армен В. Согоян, Дмитрий В. Бобровский, Дмитрий О. Титовец, Константин А. Чумаков, Сергей Ю. Дианков, Виталий В. Хаустов, Олег А. Герасимчук, Дмитрий И. Юрков

Аннотация


В работе проводится анализ особенностей возникновения доминирующих радиационных эффектов в современных полупроводниковых изделиях информационных, информационно-вычислительных и управляющих систем при нейтронном воздействии. Данные вопросы имеют существенное значение в свете расширения сферы практического применения в системах управления ядерными энергетическими и физическими установками микросхем повышенной степени интеграции, так как при нейтронном излучении возможно проявление всех основных доминирующих радиационных эффектов, оказывающих влияние на безопасность информационных систем. Показано, что существующие модели, основанные на оценке эквивалентности среднего энерговыделения (дозы), не в полной мере адекватно описывают эффекты от воздействия нейтронного излучения. В ряде случаев необходимо учитывать возможности проявления микродозиметрических эффектов, а в ряде случаев имеют место существенные расхождения из-за различий в процессах первичной рекомбинации избыточного заряда в окислах. Наличие сильной зависимости доли энергии, затрачиваемой на ионизацию, от энергии нейтронов приводит к отличиям в амплитудно-временных характеристиках мощности дозы и плотности потока нейтронов. Существенное уменьшение зарядов переключения в современных изделиях микроэлектроники приводит к появлению одиночных радиационных эффектов при воздействии нейтронов, что также необходимо учитывать при построении сбоеустойчивой электронной аппаратуры. Представленные результаты позволяют корректно проводить оценку стойкости полупроводниковых электронных изделий к нейтронному воздействию искусственного и естественного происхождений.

Ключевые слова


безопасность информационных систем, нейтронное излучение, доминирующие радиационные эффекты, структурные повреждения, объемная ионизация, первичная рекомбинация, одиночные эффекты.

Полный текст:

PDF

Литература


1. Чумаков А.И. Действие космической радиации на ИС. М.: Радио и связь. 2004. – 320 с.

2. Радиационная стойкость изделий ЭКБ. Научное издание. /Под ред. А.И. Чумакова. М.: НИЯУ МИФИ, 2015. – 512 с.

3. Measurement and Reporting of Alpha Particle and Terrestrial Cosmic Ray-Induced Soft Errors in Semiconductor Devices. JEDEC Standard No. 89A, Oct 2006, p. 84.

4. Чумаков А.И., Афонин А.В., Полунин В.А. Особенности энерговыделения в микрообъемах элементов СБИС при воздействии нейтронного излучения. Известия ВУЗов. Электроника. 5(97), 2012. С. 5–10.

5. Агаханян Т.М., Аствацатурьян Е.Р., Чумаков А.И. Особенности использования БИС и сверхБИС в аппаратуре ядерного физического эксперимента//Электронные приборы и схемы для экспериментальной физики / Под ред. Т.М. Агаханяна. М.: Энергоатомиздат, 1983. C. 3–9.

6. Agahanyan T.M., Astvacaturyan E.R., Chumakov A.I. On the possibility of controlling non-stationary annealing characteristics in a stationary environment//International Journal of Electronics. 1986. Vol. 61, no. 1. P. 73–78.

7. The Radiation Design Handbook. European Space Agency. ESTEC, Noordwijk, the Nederlands, 1993. – 444 p.

8. Bendel W. Displacement and ionization fractions of fast neutron Kerma in TLDs and Si//IEEE Trans. on Nucl. Sci., Vol. NS-24, no. 6. P. 2516–2521. December 1977. DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TNS.1977.4329248

9. Javanainen A., Schwank J.R., Shaneyfelt M.R. et al. Heavy-Ion Induced Charge Yield in MOSFETs//IEEE Trans. on Nucl. Sci., Vol. 56, no. 6. P. 3367–3371, December 2009.
DOI: http://dx.doi.org/10.1109/TNS.2009.2033687.

10. Чумаков А.И. Оценка чувствительности СБИС к одиночным радиационным эффектам при нейтронном воздействии. Проблемы разработки перспективных микро- и наноэлектронных систем (МЭС). 2020.
№ 2. С. 153–157. DOI: http://dx.doi.org/10.31114/2078-7707-2020-2-153-157.

11. Титовец Дмитрий О. и др. Использование функции генерации заряда при оценке параметров чувствительности КМОП микросхем к одиночным сбоям при воздействии нейтронов. Безопасность информационных технологий, [S.l.]. Т. 27, № 3, С. 89–97, 2020. ISSN 2074-7136.
URL: https://bit.mephi.ru/index.php/bit/article/view/1295 (дата обращения: 08.09.2020).
DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2020.3.08.

12. Юрков Дмитрий И. и др. Уникальный прототип радиотерапевтической установки: р53- независимый антипролиферативный эффект нейтронного облучения // Acta Naturae (русскоязычная версия). 2019. Т. 11, № 3. С. 33–36. DOI: http://dx.doi.org/10.32607/20758251-2019-11-3-99-102.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2021.2.03

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.