НОРМЫ ИСПЫТАНИЙ НА СТОЙКОСТЬ К ВОЗДЕЙСТВИЮ ОТДЕЛЬНЫХ ЧАСТИЦ: МИНИМАКСНЫЙ ПОДХОД

Армен В. Согоян, Александр И. Чумаков, Анастасия В. Уланова, Анатолий А. Смолин, Андрей В. Яненко, Дмитрий В. Бойченко

Аннотация


При проведении испытаний интегральных схем (ИС) и полупроводниковых приборов на стойкость к воздействию протонов, нейтронов и ионов одним из ключевых является вопрос определения «нормы испытаний» – уровня воздействия испытательной установки (ИУ), позволяющего по результатам эксперимента сделать заключение о соответствии изделия заданным требованиям с определённой доверительной вероятностью. Статистически достоверное определение вероятности безотказной работы (ВБР) изделий по результатам испытаний малых выборок является трудноразрешимой задачей, в особенности – для вновь разрабатываемых ИС. Ещё более сложной задача оказывается при отсутствии отказов в ходе эксперимента. Применительно к возникновению одиночных радиационных эффектов (ОРЭ) в ИС при воздействии частиц космического пространства (КП) проблема заключается в сочетании высоких уровней заданных флюенсов и требуемых ВБР. Анализ показывает, что даже (гипотетически) детальное воспроизведение характеристик специальных факторов (СФ) в ходе испытаний в общем случае не способно само по себе («автоматически») обеспечить заданную достоверность результата. Обоснованное уменьшение норм испытаний может быть достигнуто за счет использования априорной количественной информации о проявлении ОРЭ в рассматриваемых изделиях в сочетании с модельными представлениями о механизмах ОРЭ. В работе рассмотрен минимаксный подход к определению норм испытаний, в рамках которого априорная информация вводится в форме «жестких» ограничений на значения параметров задачи.

Ключевые слова


норма испытаний, радиационная стойкость, априорная информация, вероятность безотказной работы, байесовская вероятность.

Полный текст:

PDF

Литература


1. Модель космоса: Научно-информационное издание: В 2 т. Под ред. М.И. Панасюка, Л.С. Новикова. Т.2: Воздействие космической среды на материалы и оборудование космических аппаратов. М.: КДУ,
2007. – 1143 с. ISBN 978-5-98227-420-5.

2. Чумаков А.И. Радиационные эффекты в интегральных схемах. М.: Техносфера, 2024. – 384 с.: ил. ISBN 978-5-94836-707-1.

3. Petersen E., Single Event Effects in Aerospace, John Wiley & Sons, Inc., 2011. – 520 p. ISBN: 978-1-118-08431-1.

4. Jaynes, Edwin T. (2003). Probability Theory: The Logic of Science. Cambridge University Press. 753 p. ISBN 978-0521592710.

5. Согоян Армен В.; Смолин Анатолий А.; Чумаков Александр И. Оценка соответствия интегральных схем требованиям по стойкости к воздействию тяжелых заряженных частиц. Безопасность информационных технологий, [S.l.], т. 27, № 1,
p. 68–82, 2020. ISSN 2074-7136. DOI: 10.26583/bit.2020.1.06. – EDN: TTXAFV.

6. Sogoyan A.V., Chumakov A.I., and Smolin A.A. SEE rate estimation based on diffusion approximation of charge collection. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. 2018, v. 418, p. 87–93. DOI: 10.1016/j.nimb.2018.01.001.

7. Quadros de Aguiar Y., Wrobel F., LucAutran J., Alía R.G. Single-Event Effects, from Space to Accelerator Environments. Analysis,Prediction and Hardening by Design. Springer, 2024. – 141 p. DOI: 10.1007/978-3-031-71723-9.

8. Maschler Michael; Solan Eilon; Zamir Shmuel (2013). Game Theory. Cambridge University Press. ISBN 978-1-107-00548-8.

9. Кузнецов Н.В., Малышкин Ю.М., Николаева Н.И. и др. Программный комплекс COSRAD для прогнозирования радиационных условий на борту космических аппаратов. Вопросы атомной науки и техники. Серия: физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2011, № 2, c. 72–78. – EDN: NVXNBX.

10. Pavlov A. CMOS SRAM Circuit Design and Parametric Test in Nano-Scaled Technologies. Springer.
2008. – 193 p. ISBN 978-8132202325.

11. Kobayashi D. Scaling Trends of Digital Single-Event Effects: A Survey of SEU and SET Parameters and Comparison With Transistor Performance. IEEE Transactions on Nuclear Science, v. 68, no. 2, p. 124–148, 2021. DOI: 10.1109/TNS.2020.3044659.

12. Barak J. Simple Calculations of Proton SEU Cross Sections from Heavy Ion Cross Sections. IEEE Transactions on Nuclear Science, v. 53, no. 6, p. 3336–3342, 2006. DOI: 10.1109/TNS.2006.883851.

13. Katz S., Barak J. Energy spectra and LET spectra of protons behind shielding shielding. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms. V. 333, 2014,
p. 46–51. DOI: 10.1016/j.nimb.2014.04.015.

14. Shvetsov-Shilovskiy I.I., Chumakov A.I., Pechenkin A.A. and Bobrovsky D.V. Nonstable Latchups in CMOS ICs Under Pulsed Laser Irradiation. IEEE Transactions on Nuclear Science, v. 67, no. 7, p. 1540–1546, July 2020. DOI: 10.1109/TNS.2020.3001169.

15. Schwank J.R., et al. Effects of particle energy on proton-induced single-event latchup. IEEE Trans Nucl Sci., 2005, v. 52, no. 6,
p. 2622–2629. DOI: 10.1109/TNS.2005.860672.




DOI: http://dx.doi.org/10.26583/bit.2024.4.11

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


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