sustainНадежностьDependability1729-26462500-3909RAMS Journal Limited liability company10.21683/1729-2646-2024-24-3-61-66sustain-607Research ArticleОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА НА ТРАНСПОРТЕОРГАНИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВА НА ТРАНСПОРТЕВлияние низкоинтенсивного облучения на быстродействие КМОП микросхемThe effect of low-intensity radiation on the speed of CMOS microcircuitsКузьминоваА. В.KuzminovaA. V.

Кузьминова Алла Владимировна, к.т.н., доцент кафедры Компьютерные системы информационных технологий

109125, г. Москва

Kuzminova Alla Vladimirovna, Candidate of Engineering, Senior Lecturer, Department of Computer Systems of Information Technology

Moscow

AVKuzminova@mephi.ruПоповВ. Д.PopovV. D.

Попов Виктор Дмитриевич, д.т.н., профессор, Отделение нанотехнологий в электронике, спинтронике и фотонике офиса образовательных программ

г. Москва

Popov Viktor Dmitrievich, Doctor of Engineering, Professor, Department of Nanotechnology in Electronics, Spintronics, and Photonics of the Educational Programs Office

Moscow

wdpopov@mail.ruНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»РоссияNational Research Nuclear University (MEPhI)Russian Federation2024160920242436166Copyright © Кузьминова А.В., Попов В.Д., 20242024Кузьминова А.В., Попов В.Д.Kuzminova A.V., Popov V.D.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.dependability.ru/jour/article/view/607

Цель. Проведен анализ процессов деградации КМОП микросхем при воздействии ионизирующего излучения, в котором рассмотрены три процесса дефектообразования в МОП структуре на границе Si-SiO2. Методы. На примере тестовых логических элементов проанализирована зависимость времени условного отказа по быстродействию от мощности дозы гамма-излучения. Результаты. Определен критический дефект на границе Si-SiO2. Заключение. Предлагаемый в статье подход позволяет определить причины отказа КМОП микросхем. Представлен результат расчета времени отказа для трех значений мощности дозы.

Aim. The degradation of CMOS microcircuits exposed to ionizing radiation was analysed. Three MOS defect formation processes at the Si-SiO2 boundary were examined. Methods. Using the example of test logic elements, the dependence of the time of conditional speed failure on the gamma dose rate was analysed. Findings. A critical defect at the Si-SiO2 boundary was identified. Conclusions. The approach proposed in the paper allows identifying the causes of CMOS microcircuit failures. Calculated failure times for three dose rates are presented.

МОП транзисторобразование поверхностных дефектовионизирующее излучениевремя переключения логического элементапрогнозирование отказовбыстродействие логического элементаMOS transistorformation of surface defectsionising radiationgate timefailure predictiongate speedReferencesЧжо Ко Вин. Применение ионизирующего излучения для ускоренных испытаний МОП интегральных схем // Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. 2012. Вып.1 (228). С. 54-56.Zho Ko Wing. [Use of ionising radiation for accelerated testing of integrated MOS circuits]. Elektronnaya tekhnika, Seria 2. Poluprovodnikovyie pribory 2012;1(228):54-56. (in Russ.)Булушева М.А., Попов В.Д., Протопопов Г.А., Скородумова А.В. Физическая модель процесса старения МОП-структуры // Физика и техника полупроводников. 2010. Т. 44. Вып. 4. С. 527-532.Bulusheva M.A., Popov V.D., Protopopov G.A., Skorodumova A.V. [A physical model of the ageing process of a MOS structure]. Fizika i tekhnika poluprovodnikov 2010;44(4):527-532. (in Russ.)Schroder D.K., Babcock J.A. Negative bias temperature instability: Road to cross in deep submicron silicon semiconductor manufacturing // Journal of Applied Physics. 2003. V. 94. No 1. P. 1-22. DOI: 10.1063/1.1567461Schroder D.K., Babcock J.A. Negative bias temperature instability: Road to cross in deep submicron silicon semiconductor manufacturing. Journal of Applied Physics 2003;94(1):1-22. DOI: 10.1063/1.1567461.Кузьминова А.В., Попов В.Д. Исследование поверхностного дефектообразования на границе Si-SiO2 с использованием низкоинтенсивного гамма-облучения // Флагман науки. Научный журнал. 2023. № 10(10). С. 402-409. DOI: 10.37539/2949-1991.2023.10.10.017Kuzminova A.V., Popov V.D. [A research of surface defect formation at the Si-SiO2 boundary using low-intensity gamma radiation]. Flagman nauki. Nauchny zhurnal 2023;10(10):402-409. DOI: 10.37539/2949-1991.2023.10.10.017. (in Russ.)Попов В.Д., Белова Г.Ф. Физические основы проектирования кремниевых интегральных микросхем в монолитном и гибридном исполнении. СПб.: Издательство «Лань», 2013. 208 с.Popov V.D., Belova G.F. [Physical principles of designing monolithic and hybrid silicon integrated circuits]. St. Petersburg: Lan Publishing; 2013. (in Russ.)Sexton F.W., Schwank J.R. Correlation of radiation effects in transistors and integrated circuits // IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1985. Vol. 32. No 6. Pp. 3975-3981.Sexton F.W., Schwank J.R. Correlation of radiation effects in transistors and integrated circuits. IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1985;32(6):3975-3981.Алексеев И.И. и др. Ионизирующие излучения космического пространства и их воздействие на бортовую аппаратуру космических аппаратов / Под ред. докт. техн. наук, проф. Г.Г. Райкунова. М.: Физматлит. 2013. 358 с.Alekseev I.I. et al. Raikunova G.G., Doctor of Engineering, Professor, editor. [Cosmic ionising radiation and its effect on the onboard equipment of spacecraft]. Moscow: Physical education; 2013. (in Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.