LM90PB-R
90 nm planar bulk, tasarımla radyasyona dayanıklı
Teknoloji tanımı (radyasyon tasarım kuralları dahil) ve cihaz modelleri tamamlandı; dayanıklı hücreler üzerinde çalışılıyor.
LM90PB-R, uzay ve yüksek güvenilirlik elektroniği için 90 nm sınıfı bir kittir. Transistörleri ve kablolaması sıradan bir 90 nm bulk prosesinkiyle aynıdır; dayanıklılık hücre kütüphanesindedir. Her flip-flop ve latch radyasyona dayanıklı bir DICE hücresidir, her hücre latch-up'a karşı kendi well ve alttaş kontaklarını ve koruma halkalarını taşır, hücreler de bunlara yer açmak için 12 track yüksekliğindedir. Kit −55 ile 125 °C arasını kapsar.
Neden 90 nm ve neden tasarımla dayanıklı
Uydular, fırlatma araçları ve yüksek enerji fiziği deneyleri radyasyona dayanan çiplere ihtiyaç duyar. Radyasyona dayanıklı özel prosesler azdır ve birkaç nesil geridedir; bu yüzden modern uzay ASIC'lerinin çoğu ticari proseslerde üretilir ve dayanıklılık tasarımla sağlanır. 90 nm bunun için yaygın kullanılan bir nesildir: ince kapı oksitleri yüksek toplam iyonlaştırıcı dozu zaten tolere eder, yayımlanmış 90 nm'lik tasarımla dayanıklı işlemciler 1 Mrad'a ulaşmıştır; geriye kalan risk, yani tek bir parçacığın saklanan bir biti çevirmesi ya da bir glitch'e yol açması, hücrelerde ele alınır.
Teknoloji özeti
| Besleme | 1,2 V çekirdek (1,08–1,32 V köşeleri), 2,5 V G/Ç |
| Sıcaklık aralığı | −55 ile 125 °C |
| Kontaklı kapı aralığı | 260 nm |
| Kapı uzunluğu | 37 nm (LVT), 53 nm (SVT), 65 nm (HVT) |
| Kapı oksidi | Türe göre 1,2–2,1 nm; 2,5 V cihazlarda 5 nm |
| Metal yığını | 7 bakır katman, 220 nm ilk metal aralığı, karbon katkılı oksit (k 2,9) |
| Hücre yüksekliği | 12 track (2,64 µm) |
| Eşik gerilimleri | HVT, SVT, LVT |
| Cihaz modeli | BSIM4 |
Transistörler
| Cihaz | Kaçak akım (nA/µm) | Sürüş akımı (µA/µm) |
|---|---|---|
| nMOS HVT / SVT / LVT | 0,01 / 3 / 50 | 440 / 530 (0,9 V'ta) / 1110 |
| pMOS HVT / SVT / LVT | 0,01 / 3 / 50 | 220 / 265 / 555 |
Hücrelerde radyasyon dayanıklılığı
| Etki | Ne yapar | Kit nasıl ele alır |
|---|---|---|
| Toplam iyonlaştırıcı doz | Transistörleri yavaş yavaş kaydırır ve yalıtım kenarlarında kaçak yolları açar | İnce oksitli cihazlar; özel transistör şekilleri yerine minimum transistör genişlikleri ve koruma halkaları |
| Tekil olay latch-up'ı | Bir parçacık, beslemeyi kısa devre eden parazitik bir tristörü tetikler | N+/P+ koruma halkaları ve her hücrede bir tap; yayımlanmış veriler, koruma halkalarıyla 60 MeV·cm²/mg LET'e kadar latch-up olmadığını gösteriyor |
| Tekil olay bozulması | Bir parçacık saklanan bir biti çevirir | DICE flip-flop ve latch'ler: her bit dört düğümde tutulur, tek bir çarpma onu çeviremez |
| Tekil olay geçici darbesi | Bir parçacık mantıkta kısa bir glitch'e yol açar | Filtreleme ve zamanlama payları için darbe genişlikleri hücre başına karakterize edilir |
Dayanıklılığın bir bedeli var. Yayımlanmış 90 nm sonuçlarına göre bir DICE flip-flop, standart bir flip-flop'un yaklaşık iki katı alan ve güç ile 1,5 katı gecikmeye sahiptir; üçlü modüler yedeklilik ise dört kat alan ve güç ister. Kitimiz bu bedelleri kendi hücreleri üzerinde ölçecek.
Öne çıkan analiz: tekil olay bozulmaları
Kitin analizi, her hassas düğüme bir parçacık çarpmasının akım darbesini enjekte ederek standart ve DICE her saklama hücresinin kritik yükünü ve her mantık hücresinin glitch genişliğini ölçecek. Böylece tasarımcılar, alışılmış zamanlama ve güç verilerinin yanında hücre başına bozulma hassasiyetini de görür.
Kaynaklar
2003 uluslararası yol haritası (cihazlar ve ara bağlantı), yayımlanmış bir 90 nm mantık prosesi (kapı aralığı ve tüm metal yığını) ve ticari 90 nm ve 65 nm proseslerdeki tasarımla dayanıklı çiplerin yayımlanmış radyasyon sonuçları.
Sırada ne var
Dayanıklı 12 track'lik kütüphaneler (DICE ardışıl hücreler, her hücrede koruma halkaları ve tap'ler) ve tekil olay analizi.