Россия
УДК 621.3 Электротехника
Ионизирующее излучение космического пространства провоцирует появление радиационных эффектов в электронной компонентной базе (ЭКБ) космических аппаратов. Возникающие радиационные эффекты зависят от используемых полупроводниковых структур. Поэтому тема работы, связанная с диагностикой ЭКБ при проведении испытаний на радиационную стойкость, является актуальной. В статье рассмотрены примеры диагностики таких сложно-функциональных микросхем, как микроконтроллер и процессорная система на кристалле. Алгоритм функционального контроля испытываемой микросхемы включает в себя тестирование внутрикристального ОЗУ, АЦП, ядра микросхемы (АЛУ), последовательных интерфейсов UART, SPI. После проведенного анализа функциональных возможностей микросхемы и возможностей испытательных установок и вспомогательной аппаратуры, было принято решение использовать методику двойного контроля. Данная методика при проведении испытаний сложно-функциональных изделий электронной техники обеспечивает контроль статических параметров микросхемы и функциональный контроль одного ядра по заданному алгоритму. Для контроля микросхем в процессе испытаний на радиационную стойкость был разработан блок функционального контроля, включающий в себя специализированную тестирующую плату и реализующую различные режимы тестирования ОЗУ (запись, хранение, циклическое чтение информации).
Электронная компонентная база, СБИС, КМОП-технология, радиационная стойкость, испытания.
1. Булгаков, Н.Н. Методические особенности испытаний электронных модулей, содержащих мощные МОП-транзисторы, на стойкость к необратимым эффектам одиночных событий / Н.Н. Булгаков, В.Ф. Зинченко, И.Е. Сидоренко // Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2021. - № 1. – С. 12-16.
2. Особенности подготовки и проведения исследований образцов интегральной схемы в сложно-корпусном исполнении BGA FLIP-CHIP / А.Е. Козюков, Н.Ю. Шульга, С.А. Яковлев [и др.] // Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2021. - № 3. – С. 33-43.
3. Таперо, К.И. Проблемные вопросы оценки стойкости электронной компонентной базы к воздействию поглощенной дозы ионизирующего излучения космического пространства / К.И. Таперо // Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. – 2021. - № 4. – С. 5-14.
4. The effect of outer space radiation on the operation of BOKZ devices during their long-term operation / R.V. Bessonov, A.A. Kobeleva, A.N. Kurkina [et al.] // Sovremennye Problemy Distantsionnogo Zondirovaniya Zemli iz Kosmosa. – 2019. Vol. 16(5). - Pp. 85–96. – DOI: 10.21046/2070-7401-2019-16-5-85-96.
5. Reliability assessment and failure mode analysis of MEMS accelerometers for space applications / I. Marozau, M. Auchlin, V. Pejchal [et al.] // Microelectronics Reliability. – 2018. – Vol. 88-90. - Pp. 846–854. – DOI: 10.1016/j.microrel.2018.07.118.
6. Яньков, А.И. Особенности испытаний современных СБИС и формирование требований к параметрам-критериям годности ИЭТ / А.И. Яньков // Элементная база отечественной радиоэлектроники : сборник трудов I Российско-Белорусской конференции, посвященной 110-летию со дня рождения О.В. Лосева. – М., 2013. – С. 65-66.
7. Оценка показателей надежности космических аппаратов в условиях неполных данных / М.И. Ломакин, А.В. Сухов, А.В. Докукин, Ю.М. Ниязова // Космические исследования. – 2021. – Т. 59, № 3. – С. 235-239. – DOI: 10.31857/S0023420621030080.
8. Особенности испытаний и оценки радиационной стойкости комплексированных изделий ЭКБ / Д.В. Печенкина, Д.В. Бойченко, А.В. Согоян [и др.] // Наноиндустрия. - 2020. - Т. 13, № S4 (99). - С. 295-297. – DOI: 10.22184/1993-8578.2020.13.4s.295.297.
9. Impact of Electrical Stress on γ Ray Irradiated Double Polysilicon Self-Aligned (DPSA) PNP Bipolar Transistors / P. Zhang, K. Zhu, W.Chen [et al.] // IEEE Transactions on Device and Materials Reliability. – 2019. – Vol. 19(3). – Pp. 494-500. – C. 8737707. – DOI: 10.1109/TDMR.2019.2923170.
10. Ganesan, D. Effect of Solar Irradiation on Thermal Performance of Heatsink - Numerical and Experimental Study / D. Ganesan, V. Ramalingam // IEEE Transactions on Components. Packaging and Manufacturing Technology. – 2021. – Vol. 11(9). - Pp. 1471–1479. – C. 9514576. – DOI: 10.1109/TCPMT.2021.3105256.
11. Зольников, В.К. Особенности выбора оптимального состава контролируемых параметров-критериев годности / В.К. Зольников, А.И. Яньков, В.П. Крюков / Радиационная стойкость электронных систем «Стойкость – 2016» : сборник тезисов докладов 19 Всероссийской научно-практической конференции по радиационной стойкости электронных систем. – Лыткарино, 2016. – С. 47-50.
12. Оценка воздействия ионизирующих излучений на электронные компоненты по результатам испытаний ограниченных выборок / М.М. Венедиктов, Е.С. Оболенская, В.К. Киселев, С.В. Оболенский // Журнал радиоэлектроники. – 2017. – № 1. – С. 7.
13. Study the effect of space radiation on ISO-type multijunction solar cells / B.R. Uma, S. Krishnan, V. Radhakrishna, M. Sankaran // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. – 2021. – Vol. 32(10). - Pp. 14014–14027. – DOI: 10.1007/s10854-021-05977-5.
14. Litvinenko, R.S. Methods for increasing the radiation resistance of 3D integration memory modules for aerospace applications / R.S. Litvinenko, I.V. Prokofiev, V.M. Matveev // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. – 2019. – Vol. 8(12). - Pp. 3551–3553. – DOI: 10.35940/ijitee.L2628.1081219.
15. Кривов, А.С. Методическое и техническое обеспечение испытаний изделий электронной промышленности на стойкость к электростатическим разрядам и одиночным импульсам напряжения / А.С. Кривов, В.А. Тухас, А.И. Яньков // Петербургский журнал электроники. – 2017. – № 2-3 (87-88). – С. 111-116.
16. Radiation response of distributed feedback bragg gratings for space applications / A. Morana, E. Marin, S. Girard [et al.] // IEEE Transactions on Nuclear Science. – 2020. – Vol. 67(1). - Pp. 284–288. – C. 8908801. – DOI: 10.1109/TNS.2019.2954575.
17. Русанов, В.Н. Возможности качественного улучшения отказоустойчивости, надежности и радиационной стойкости бортовых вычислительных систем / В.Н. Русанов // Авиакосмическое приборостроение. – 2021. – № 4. – С. 22-30. – DOI: 10.25791/aviakosmos.4.2021.1214.
18. Litvinenko, R.S. Development of software for measuring the electrical characteristics of the information storage micromodule with increased radiation resistance / R.S. Litvinenko, V.M. Matveev // International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. – 2019. – Vol. 8(12). - Pp. 53–55. – DOI: 10.35940/ijitee.L2491.1081219.
19. Никофоров, А.Ю. Радиационные эффекты в КМОП ИС / А.Ю. Никифоров, В.А. Телец, А.И. Чумаков. - М.: Радио и связь, 1994. -164 с.
20. ОСТ 134-1044-2007 Аппаратура, приборы, устройства и оборудование космических аппаратов. Методы расчета радиационных условий на борту космических аппаратов и установления требований по стойкости радиоэлектронной аппаратуры космических аппаратов к воздействию заряженных частиц космического пространства естественного происхождения. – М. : ЦНИИмаш, 2007. – 179 с.
21. Подход к тестированию сложно-функциональных микросхем примененный при испытаниях двухпроцессорной системы на кристалле на базе ядер 32-разрядных процессоров ЦОС / А.И. Яньков, А.В. Ачкасов, К.В. Зольников [и др.] / Элементная база отечественной радиоэлектроники : сборник трудов I Российско-Белорусской конференции, посвященной 110-летию со дня рождения О.В. Лосева. – М., 2013. – С. 96-99.
