El endurecimiento frente a la radiación entra en la era espacial
El entorno espacial, caracterizado por su elevado nivel de radiación, presenta riesgos significativos ante los componentes y dispositivos electrónicos críticos utilizados en aplicaciones extraatmosféricas. Las comunicaciones por satélite y las aplicaciones de Observación de la Tierra requieren capacidades de almacenamiento elevadas y que a la vez se cumplan unas limitaciones rigurosas en el consumo de energía. Las memorias no volátiles programables, borrables y tolerantes a la radiación representan una alternativa prometedora a las actuales aplicaciones de memorias programables una sola vez. El objetivo del proyecto «Development of rad hard non-volatile flash memories for space applications» (SKYFLASH), financiado por la UE, ha sido desarrollar este tipo de memorias flash tolerantes a la radiación. Los participantes en el proyecto han centrado sus esfuerzos en elaborar dispositivos de memoria no volátil mediante la implantación de principios procedentes de la tecnología de memorias de uso terrestre. Concretamente, han desarrollado una metodología de endurecimiento frente a la radiación por diseño (RHBD) que incorpora lo mejor de los procesos de fabricación de semiconductores de silicio CMOS (semiconductor complementario de óxido metálico). El RHBD garantiza que los componentes electrónicos sean resistentes a los posibles daños producidos por protones, electrones e iones de alta energía. El RHBD se ha estudiado en procesos estándar de fabricación de semiconductores de silicio CMOS de 180 nm, utilizando metodologías de diseño muy exactas previamente desarrolladas en memorias estáticas de acceso aleatorio. El prototipo final de memoria reprogramable de 1 MBit incorpora todos los bloques básicos de las memorias no volátiles. Las celdas de memoria se han basado en un concepto de trampa flotante óxido-nitruro-óxido (ONO). En el transcurso del proyecto SKYFLASH se han sometido varios vehículos de prueba a radiaciones gamma y a rayos X para evaluar la pérdida de los electrones almacenados en el material de las celdas ONO. El comportamiento en cuanto a pérdida de cargas resultó ser igual en todos los casos. Aún más importante es la demostración de que, incluso si se pierden datos después de una exposición a radiaciones de alta intensidad (en el rango de los centenares de kilorads), el contenido de la memoria se puede reescribir. Los efectos por evento único se han comprobado sobre las mismas muestras utilizando protones e iones pesados y se ha demostrado que no se producen rupturas ni siquiera a la mayor energía disponible en el haz (iones de xenón). Las memorias flash no volátiles, endurecidas frente a la radiación, no son únicamente adecuadas para aplicaciones espaciales. Los participantes en el proyecto SKYFLASH podrán hallar nuevos campos de aplicación según esta nueva tecnología se adapte a los equipos de generación nuclear y a la experimentación en física de alta energía. Si bien el enfoque se orienta a las memorias no volátiles de silicio, también se espera poder ofrecer la tecnología base para otros dispositivos de silicio como los microprocesadores requeridos en las aplicaciones espaciales.
Palabras clave
Radiación, aplicaciones espaciales, tolerante a las radiaciones, memorias flash, tecnología de memorias, rad-hard, endurecido frente a la radiación por diseño, dosis ionizante total, efecto por evento único, latch-up por evento único
