ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ РАДИАЦИОННОЙ. - презентация

1 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» ОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ РАДИАЦИОННОЙ ОТБРАКОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ МИКРОСХЕМОПЫТ ПРИМЕНЕНИЯ ОПЕРАЦИЙ РАДИАЦИОННОЙ ОТБРАКОВКИ В ПРОИЗВОДСТВЕ МИКРОСХЕМ ХIII Всероссийская научно-техническая конференция по радиационной стойкости электронных систем «Стойкость-2010» М.Н. Зубарев, И.Б. Яшанин, А.В. Скобелев, В.В. Фомичёв, В.В. Маслов ФГУП «ФНПЦ НИИИС им. Ю.Е. Седакова», г. Нижний Новгород 1-2 июня 2010 г., А.В. Согоян, Г.Г. Давыдов, А.Г. Петров, А.В. Уланова, А.Ю. Никифоров ОАО «ЭНПО СПЭЛС», г. Москва

2 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Что такое радиационная отбраковка? Радиационная отбраковка (РО) – технологические отбраковочные испытания, предполагающие радиационное облучение микросхем. Радиационная отбраковка по уровню сохранности информации при воздействии фактора 7.И6 (7.И8) (на лазерном имитаторе) по параметру «статический ток потребления» при воздействии фактора 7.И7 (на рентгеновском имитаторе)

3 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Техника военного назначения Оборудование для атомной энергетики Аппаратура для космоса Отсутствие стабильности показателей радиационной стойкости Неприемлемость контроля стойкости микросхем на отдельных выборках Мелкосерийное, неритмичное, прерывистое производство Внедрение на предприятии КГВС Климат-7 Внедрение в производство стопроцентной операции радиационной отбраковки Предпосылки внедрения операции радиационной отбраковки в производство Предпосылки внедрения операции радиационной отбраковки в производство

4 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Проблема больших токов потребления КМОП КНС микросхем при воздействии фактора 7.И7 Проблема больших токов потребления КМОП КНС микросхем при воздействии фактора 7.И7 D, ед.

5 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Суть метода радиационной отбраковки по току потребления при воздействии фактора 7.И7 Суть метода радиационной отбраковки по току потребления при воздействии фактора 7.И7 РО заключается в выполнении следующих основных операций: 1.Рентгеновское облучение микросхем в активном электрическом режиме до тыс.ед. 2.Разбраковка микросхем по значению статического тока потребления. 3.Радиационный отжиг годных микросхем для восстановления их параметров (до тыс.ед.). Иллюстрация эффектов радиационного отжига и воспроизводимости радиационного поведения микросхемы при повторном облучении.

6 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Определение коэффициента эффективности рентгеновского излучения Определение коэффициента эффективности рентгеновского излучения Релаксация статических токов потребления КМОП КНС ИС в течение суток после облучения на моделирующей установке. Выделенные точки – результаты РО.

7 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Метод ОСТ (часть 10)

8 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Специализированное технологическое оборудование для проведения операции радиационной отбраковки РИК-0401 РИК-0701/6110

9 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Характеристики комплекса РИК-0401 Основные характеристики комплекса РИК-0401 ПараметрЗначение Средняя энергия квантов, кэВ 10 Максимальная энергия квантов, кэВ 45 Мощность экспозиционной дозы, рад(Si)/с 200 Максимальное время проведения РО одной микросхемы, мин. 25 Время непрерывной работы Не менее 3 часов Потребляемая мощность, Вт 100 На РИК-0401 проводится радиационная отбраковка КМОП-КНС БИС серий 1825 и 1620 и др. в бескорпусном исполнении на ГПН

10 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Алгоритм работы комплекса РИК-0401 Значение Icc меньше заданного? Начало Измерение параметров Облучение микросхемы Измерение тока потребления Icc Микросхема радиационностойкая да нет Радиационный отжиг Заключительное измерение параметров БРАК

11 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Результаты РО бескорпусных микросхем Тип м/с Общее кол-во, шт. Количество радиационностойких м/с шт.% На этапе разработки технологий изготовления и сборки 1825ВБ1Н2НИ ИР1Н2НИ ВА1Н2НИ ВА3Н2НИ На этапе производства 1825ВА3Н2НИ ИР1Н2НИ ВА1Н2НИ РЕ1Н2НИ ВБ1Н2НИ865159

12 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Характеристики комплекса РИК-0701/6110 Основные характеристики комплекса РИК-0701/6110 ПараметрЗначение Средняя энергия квантов, кэВ 10 Максимальная энергия квантов, кэВ. 45 Мощность экспозиционной дозы при проведении РО, Р/с 200 Максимальное время проведения РО одной микросхемы, мин ~ 22 На РИК-0701/6110 проводится радиационная отбраковка КМОП-КНС ИС на основе БМК 5511БЦ1У, 5511БЦ2Т на пластинах

13 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Алгоритм работы комплекса РИК-0701/6110 Начало Проверка функционирования кристалла Кристалл функционально годен? нет БРАК да Облучение кристалла Контроль работоспособности Кристалл работоспособен? нет да Радиационный отжиг кристалла Проверка функционирования кристалла Кристалл функционально годен? нет Микросхема радиационностойкая Переход на следующий кристалл да

14 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Эффективность радиационной отбраковки по току потребления Эффективность радиационной отбраковки по току потребления Сравнение результатов радиационной отбраковки на РИК-0701/6110 и РИК-0401 После внедрения радиационной отбраковки в техпроцесс не было зафиксировано ни одного отказа микросхем, прошедших РО, как при радиационных испытаниях ИС на моделирующих установках, так и при испытаниях приборной продукции, в состав которой входят данные ИС.

15 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Проблема обеспечения стойкости микросхем спецОЗУ к воздействию СФ 7.И6 (7.И8) Проблема обеспечения стойкости микросхем спецОЗУ к воздействию СФ 7.И6 (7.И8) Экстремальные требования по стойкости к воздействию фактора с характеристикой 7.И6 (7.И8) – до 2,56Ус. Вероятность переключения логического состояния ячеек памяти P0 при экстремальных уровнях воздействия фактора с характеристикой 7.И6. Критичный параметр: уровень сохранности информации (УСИ) – уровень бессбойной работы (УБР) в режиме «хранение». Бескорпусные микросхемы спецОЗУ на гибком полиимидном носителе (ГПН)

16 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Тестовые коды при испытаниях спецОЗУ на стойкость к воздействию СФ с характеристикой 7.И6 (7.И8) Тестовые коды при испытаниях спецОЗУ на стойкость к воздействию СФ с характеристикой 7.И6 (7.И8) шахматы диагональ псевдослучайный

17 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Распределение ошибок считывания по накопителю ОЗУ после эквивалентного воздействия СФ 7.И6 с уровнем 2,56Ус Распределение ошибок считывания по накопителю ОЗУ после эквивалентного воздействия СФ 7.И6 с уровнем 2,56Ус шахматы диагональ псевдослучайный

18 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Схема ячейки памяти микросхемы ОЗУ

19 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Алгоритм проведения РО по УСИ

20 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Метод ОСТ (часть 10)

21 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Внешний вид комплекса ЛАПК-0501

22 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Выводы Внедрение на предприятии технологических операций - РО бескорпусных микросхем; - РО кристаллов на пластине; - РО спецОЗУ по УСИ позволило: организовать замкнутый цикл производства микросхем, стойких к воздействию факторов 7.И7 и 7.И6 (7.И8); обеспечить поставку заказчику микросхем с гарантированной радиационной стойкостью; организовать работу по накоплению статистической информации, анализ которой позволяет выявлять наиболее уязвимые элементы, параметры и режимы работы изделий, а также позволяет оперативно принимать и проводить апробацию технических решений по повышению стойкости ИС.

23 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Перспективы РО по току потребления (7.И7) КНИ СБИС В диапазоне температур РО по УСИ (7.И8) Проблема радиационного отжига Функциональные отказы КНИ СБИС В диапазоне температур Отбраковка на пластинах Корректная дозиметрия

24 ФГУП «ФЕДЕРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ЦЕНТР НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ им. Ю.Е. Седакова» Оснастка для проведения РО по УСИ на ЛАПК-0501 Контактирующее устройство Блок согласования и коммутации Лазерный имитатор «Радон-8н»