ИЗНАКУРНОЖ на выгуле

Над всей Испанией безоблачное небо (нет). Солнечные пятна, протуберанец, чётки Бейли (Baily's beads) и солнечная корона. Наблюдали полное солнечное затмение в Валенсии. 👌

Иногда заказчик хочет странного. Например, для миссии ARTEMIS пороговую линейную передачу энергии (ЛПЭ) по тиристорному эффекту вместо "обычных космических" 60 МэВ*см²/мг поставили 85 единиц. Это при том, что частота пролёта ионов с "60" через 1 см² оценивается…

Иногда заказчик хочет странного. Например, для миссии ARTEMIS пороговую линейную передачу энергии (ЛПЭ) по тиристорному эффекту вместо "обычных космических" 60 МэВ*см²/мг поставили 85 единиц. Это при том, что частота пролёта ионов с "60" через 1 см² оценивается…

Иногда заказчик хочет странного. Например, для миссии ARTEMIS пороговую линейную передачу энергии (ЛПЭ) по тиристорному эффекту вместо "обычных космических" 60 МэВ*см²/мг поставили 85 единиц. Это при том, что частота пролёта ионов с "60" через 1 см² оценивается как 1 (одна) штука за 300 лет: мол, для пилотируемых миссий лучше перебдеть. Эти 85 единиц надо подтверждать испытаниями на ускорителях. Где взять такие ионы? Вот в Ювяскюля есть золото. Но очередь туда, на RADEF, — как до Луны, куда ARTEMIS и направлялся. В Дубне есть висмут (90...100), но — сами знаете. В Лувен-ля-Нёв самый тяжёлый — ксенон, с теми самыми 60. Куда деваться европейцам? На помощь приходит изящный геометрический трюк, основанный на том, что если исследуемый чип наклонить так, чтобы пучок ионов падал под углом alpha относительно нормали к поверхности, то энерговыделение вдоль трека частицы внутри тонкой активной области пойдёт не по катету, а по гипотенузе, и "эффективная ЛПЭ" увеличится в 1/cos(alpha) раз (=закон обратного косинуса). Нужно только быть уверенным в том, что поперечными относительно трека эффектами можно пренебречь, и увеличить время набора флюенса во столько же раз, чтобы компенсировать изменения проекции чипа на плоскость, перпендикулярную... Ну короче, хочешь больше ЛПЭ с тем же ионом— наклони чип и жди. Но как быть уверенным в том, что закон обратного косинуса применим? Во-первых, нужно убедиться, что корпус и проволоки (если это wire-bond) не стоят на пути у пучка: иначе получатся "тени" над памятью (покажу в комментариях). И не наклонять чип больше чем на 45°. Ну 60°. Во-вторых, можно или взять ион с ближайшей по значению ЛПЭ при 0° к той что при 45° (60°) и сравнить сечения сбоев. В-третьих, можно зажмуриться и дождаться полной зависимости сечения от ЛПЭ, и если аппроксимация функцией Вейбулла даёт красивый результат, — успокоиться. А если некрасивый, попросить у заказчика денег на испытания с наклоном и поворотом, сравнить значения сечения, ничего не понять, как обычно, и написать статью на RADECS. Так и жили — не тужили, на радость маркетинговому отделу, в порыве энтузиазма требовавшему писать в даташите (sheet) число "120", чтобы заведомо обойти более щепетильных конкурентов, скромно пишущих "60", без косинуса. Жили — пока не закончились "планарные" элементы и не пошли всякие FinFET, 3D NAND flash и т.п. Для FinFET, если это не ячейка памяти, фабрика требует минимум 2 фина ("плавника", для поборников чаистоты языка) на транзистор. Если частица проходит вдоль фина вглубь (0° или малый угол), то часть заряда выделяется непосредственно в активной области, часть — в подтрибунном помещении, то бишь подплавниковой области. Последний — диффундирует во все стороны, и если доберётся до соседних финов (не путать с финнами! ), то скорей всего будет множественный сбой (MCU), поскольку даже небольшого заряда в доли фКл для этого достаточно. Если наклонить пучок сильнее, то работает закон 1/cos, заряд в основном выделяется в самом фине и где-то по соседству в подложке. Если наклонить ещё сильнее, то с какого-то угла трек будет проходить через 2 и более финов и не касаться подложки. А в некоторых технологиях между активным фином и подложкой лежит "стоп-слой" — антипробойный (anti-punchthrough, punchthrough-stop) между стоком и истоком. И он, конечно, влияет на сбор заряда от иона. Он может быть, а может и не быть. И ты не узнаешь, есть он там или нет — можно только делать предположения из сравнения разных технологий одного уровня или разных семейств (N3, N5, N7) одной фабрики. Вот и вся сложность с "3D"? Как бы не так! Трек всегда рисуют тонкой линией. А это справедливо только для протонов и относительно лёгких ионов. А вообще трек иона — толстый и волосатый. Его диаметр конечен и вокруг него — "волосы" из всяких там дельта-электронов. При той же ЛПЭ треки более тяжёлых ионов — толще и лохматее. В технологиях типа 65 нм это появлялось в "брызгах шампанского" на карте сбоев рядом со сбойными "кластерами".

Использовать статическую память (СОЗУ, SRAM) в качестве детекторов или аналога матрицы пикселей — идея, очень богатая на по потенциальные открытия. Что делают со временем пиксели? Выгорают. Что делает память со временем? Залипает. Ну, или не залипает, но…

Использовать статическую память (СОЗУ, SRAM) в качестве детекторов или аналога матрицы пикселей — идея, очень богатая на по потенциальные открытия. Что делают со временем пиксели? Выгорают. Что делает память со временем? Залипает. Ну, или не залипает, но благодаря встраиванию заряда в оксиды и на границы раздела (для спецов: эффекты NBTI/PBTI) — может менять наиболее вероятное состояние (0 или 1), куда ячейка сваливается сразу после включения питания, до всякой записи информации. Вообще, поскольку ячейки памяти неидеальны, неодинаковы по всему кристаллу, имеют некоторый конечный запас помехоустойчивости и к тому же, как любой красивый объект, всегда слегка несимметричны, — блоки памяти обладают индивидуальностью. Как отпечатки пальцев. И по той картине распределения 0 и 1, что получается после включения питания, можно идентифицировать чип. На этом основан принцип "физически неклонируемых функций" (PUF). Что хочет сделать специалист по космическим чипам с памятью? Конечно же, облучить чем-нибудь. Например, гамма-лучами. Но денег на это начальство даст, только если ты студент/аспирант, остро нуждающийся в публикациях, или если ты придумаешь какой-нибудь "реальный" (в кавычках) кейс. Я в своё время не придумал и потому забил. Саркастически улыбался, глядя на соответствующие публикации студентов американских университетов. Внезапно в этом году на NSREC в Пуэрто-Рико один университетский спикер продемонстрировал искомый "фондируемый" кейс. Говорит, если в памяти долго держать одну и ту же информацию (надо дождаться публикации в журнале, чтобы понять, как долго это "долго"), то после выкл/вкл на картине распределения 0 и 1 после "вкл" проявляется хранившаяся информация. Различимо проявляется. Например, если вы хранили 1-битный (ч/б) портрет любимой собаки, то после включения питания он "проступит" среди шума от случайным образом деградировавших ячеек. Допустим, собака не хотела бы, чтобы её портрет использовали без согласия, так что данные надо надёжно стереть. Как? Механически раздолбать, облить бензином и сжечь — можно, но это неэстетично и, главное, неэкологично. Можно записать "инверсный" паттерн во все ячейки, хранящие изображение, и/или прямой — во все остальные, дождаться деградации или усилить её повышением температуры или питания. Это работает, но это долго. Значит, надо что? Облучить! Выступавший показал, что облучение позволяет стереть информацию достаточно надёжно, но — и это, пожалуй, самое интересное — не во всех технологиях, а только в "старых", выше 90 нм. Начиная с 90 нм "портрет собаки" всё ещё продолжает проявляться, хотя и "зашумлённо". Почему: потому что заряд, захваченный в тонких оксидах, во-первых, меньше при тех же дозах, во-вторых, ещё и лучше "отжигается" при комнатной температуре. Чего не хватает этому докладу? Как всегда, формул и ТКАДа. Но идея, согласитесь, красивая. Ждём апрельского выпуска IEEE TNS.

Я в микроэлектронике уже около 22 лет, т.е. почти два полных солнечных цикла активности. Неудивительно, что за это время стала заметна цикличность идей и подходов к разработке микросхем, выдерживающих воздействие космической радиации. Кое-какие идеи, истории и байки было бы интересно обсудить среди остающихся в отрасли энтузиастов и студентов, которые почему-то во второй четверти XXI века интересуются вычислительной составляющей мирного освоения космического пространства.

Channel photo updated

Channel created