microbik.ru
1

УДК 621.38(06) Электроника




А.Н. КУЛАЕВ

Научный руководитель – А.В. ЯНЕНКО, ст. преподаватель

Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
БЛОК ФУНКЦИОНАЛЬНОГО КОНТРОЛЯ
ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ ЦИФРОВЫХ БИС НА ОДИНОЧНЫЕ СБОИ

Данная работа посвящена разработке программно-аппаратных средств проведения испытаний на стойкость интегральных микросхем (ИС) к воздействию одиночных высокоэнергетических частиц космического пространства (протонов, ионов) как имитационными методами, так и на моделирующих установках.
Одним из методов проведения испытаний ИС на стойкость к воздействию одиночных высокоэнергетических частиц основывается на определении основных параметров чувствительности ИС (сечение насыщения, пороговая энергия или линейные потери энергии частиц) с использованием ускорителей заряженных частиц и изотопных источников, например Cf-252 [1,2].

Обычно во время испытаний при воздействии одиночных заряженных частиц на ИС требуется функциональный контроль ИС, регистрация одиночных сбоев (инверсия информации, тиристорный эффект, переходные процессы и т.д.), запись параметров зарегистрированных событий, а также обеспечение их сохранности для дальнейшей обработки [3]. С учетом продолжительности эксперимента на изотопных источниках в исследуемых ИС возможны проявления дозовых радиационных эффектов[4], поэтому разрабатываемый блок функционального контроля (БФК) должен обеспечивать контроль основных электрических параметров ИС (ток потребления, выходные напряжения логических уровней). Помимо этого принципиальным требованием к разрабатываемому устройству является возможность длительной (несколько суток) автономной работы без питания от сети.

Гибкость в настройке на тестирование конкретного типа ИС обеспечивается выбранной элементной базой: системы на кристалле серии AT91 ARM Thumb позволяют многократно перепрограммировать программное обеспечение нижнего уровня, а дополнительная аппаратная «обвязка» для исследуемой ИС формируется с помощью ПЛИС с перезаписываемым конфигурационным ОЗУ фирмы Xilinx.

Изменение напряжения питания ИС, напряжения входных логических уровней, измерения тока потребления и выходных напряжений ИС обеспечивается модулями ЦАП, АЦП и коммутатором на быстродействующих КМОП ключах.

Устройство подключается к компьютеру через канал связи, обеспечивающий передачу управляющих команд и экспериментальных данных. В зависимости от возможностей и требований пользователя предлагается два стандартных интерфейса RS-232 и USB. Интерфейс USB реализован на специализированном микроконтроллере FT245BM фирмы FTDI. При использовании БФК на удалении от ПК (до нескольких десятков метров, например, на моделирующей установке) должен использоваться более медленный интерфейс RS-232, в этом случае для буферизации экспериментальных данных используется встроенная энергонезависимая память (ЭНП).



Рис. 1. Структурная схема БФК
Список литературы


  1. Микросхемы интегральные. Методы испытания и оценки стойкости больших и сверхбольших интегральных схем к одиночным сбоям от воздействия отдельных высокоэнергетичных ядерных частиц и протонов космического пространства. РДВ 319.03.24-97. М.:1997.

2.Микросхемы интегральные. Методы испытаний. Испытания на стойкость к воздействию специальных факторов и импульсную электрическую прочность. ОСТ 11 073.013 (ч.10)

  1. Яненко А.В. Техника испытаний БИС ОЗУ на чувствительность к одиночным сбоям при облучении протонами. // Радиационная стойкость электронных систем "Стойкость-98". М.: СПЭЛС-НИИП, 1998, вып.1. С. 71-72.

4. Никифоров А.Ю., Телец В.А, Чумаков А.И. Радиационные эффекты в КМОП ИС. М.: Радио и связь, 1994. С. 164.


______________________________________________________________________

ISBN 5-7262-0555-3. НАУЧНАЯ СЕССИЯ МИФИ-2005. Том 15