СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №7/2012

Компания Atmel (Сан Хосе, Кали форния, США) является ведущим ми ровым производителеммикропроцес соров, энергонезависимой памяти, микросхем частного применения, со временных логических устройств, раз личных датчиков и других изделий. В последние годы фирма существенно увеличила производство микропро цессоров (на 25% в 2011 г.). Кроме ИС широкого применения, компания выпускает изделия косми ческого, специального и военного на значения. В каталог 2012 г. вошли спе циализированные микросхемы (ASIC) для авионики и военной промышлен ности, радиационно стойкие микро схемы для телекоммуникаций, памя ти, FPGA и микропроцессоры. Компания сертифицирована по стан дартамMIL PRF 38535, ESCC 9000, DSCC QML уровни Q (Military), V (космос), ESCC 2549000 (ESCC QML) и ряду дру гих. Центр снабжения министерства обороны США (DSCC, Defense Supply Center Columbus) проводит регулярный аудит продукции компании военного назначения. Кроме того, компания ква лифицирована Европейскимкосмичес ким агентством (ESA), национальным центром космических исследований Франции (CNES) и NASA. Потребителями продукции Atmel яв ляются многие известные компании и агентства, в том числе Lockheed Mar tin, Northrop Grumman, Raytheon, EADS ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2012 (European Aeronautic Defens and Space Company), Boeing и др. К изделиям военного и специально го назначения предъявляются особые требования по надёжности при эксплуатации в особо жёстких услови ях внешней среды и радиационной стойкости. На электронную аппарату ру, находящуюся на больших высотах и в космосе, воздействуют электроны, протоны, другие космические части цы, рентгеновское и гамма излучение. При их взаимодействии с КМОП структурами микросхем ионизируют ся затворы транзисторов и подзатвор ный окисел, в полупроводниковых структурах появляются различные дефекты. В результате возникает пара зитный проводящий слой, и изменя ются некоторые параметры транзис торов, в частности, пороговые напря жения, токи утечки, динамические характеристики и др. Степень деграда ции облучённых структур зависит от суммарной дозы полученной радиа ции и интенсивности облучения. При больших дозах радиации могут происходить случайные переключе ния (SET, Single Event Transient) и за щёлкивания (Latch up) транзисторов. Наиболее часто различные отказы кос мических систем возникают из за слу чайных воздействий космических час тиц (SEE, Single Event Effect). Наиболее распространённый, но наименее опас ный тип – одиночный сбой (SEU, Single Event Upset) – может вызывать изме нения состояний триггеров и ячеек па мяти. При обнаружении одиночного сбоя можно перезаписать или восста новить правильное состояние схемы сигналом перезагрузки. Одним из са мых опасных событий является защёл кивание транзисторов (SEL, Single Ef fect Latchup) [1]. Существуют различные методы по вышения радиационной стойкости микросхем. Одним из распространён ных способов борьбы с одиночными сбоями и накоплением индуцирован ного излучением заряда является тех нология «кремний на диэлектрике» (SOI) [2]. Для повышения надёжности КМОП микросхем применяют различ ные подходына уровне библиотек эле ментов и при проектировании уст ройств. К ним относятся увеличение длины затворов транзисторов и уров ней сигналов переключения, исполь зование метода тройного резервиро вания (TMR, Triple Modular Redun dancy), основанного на создании дубликатов критических узлов схем (см. рис. 1). В ячейках памяти часто применяют двойные защёлки (DICE, Dual Inter locked Storage, см. рис. 2) с четырёхузловой структурой избыточ ности, что гарантирует защиту от оди ночных сбоев при воздействии косми ческих частиц только на один узел сис темы. Большинство ИС типа FPGA постро ены на базе статического ОЗУ, основ ная часть которого приходится на схе мы конфигурирования. В случае воз никновения одиночного сбоя могут измениться значения в списке логи ческих элементов, что приведёт к не правильному функционированиюуст ройства. Радиационно стойкие FPGA обычно оснащают функцией перио дической проверки набора элементов реконфигурирования по отношению к сохранённым по умолчанию состоя ниям [3]. Более надёжными считаются FPGA с соединениями на антипере мычках, которые подвержены воздей ствию радиации. Для повышения эффективности противодействия одиночным сбоям некоторые триггеры микросхем осна Схема-защёлка 1 Данные Тактовые импульсы Да 1 Да Нет Нет 1 Сброс Схема-защёлка 2 Да 2 Нет 2 Сброс Схема-защёлка 3 Схема голосования Да 3 Нет 3 Сброс Рис. 1. Метод тройного резервирования Радиационно стойкие микросхемы компании Atmel Юрий Петропавловский (Ростовская обл.) В статье рассмотрены особенности микросхем для космических, военных и специальных применений компании Atmel. Приведены параметры радиационно стойких ИС микропроцессоров, ПЛИС и памяти. ' СТА - ПРЕСС