Le durcissement aux radiations entre dans l'ère spatiale
Dans l'espace, hors de l'atmosphère, le niveau élevé de rayonnements représente un risque important pour les composants et les dispositifs électroniques critiques. Les satellites de communication et d'observation de la Terre exigent de grandes capacités de stockage, mais sont soumis à des contraintes très strictes en matière de consommation d'énergie. Des mémoires tolérantes aux rayonnements, non volatiles, programmables et effaçables, promettent un progrès considérable partout où l'on utilise des mémoires mortes (programmables une seule fois). Le projet SKYFLASH («Development of rad hard non volatile flash memories for space applications»), financé par l'UE, a cherché à développer des mémoires flash tolérantes aux rayonnements. Les partenaires du projet ont concentré leurs efforts sur des mémoires non volatiles en mettant en œuvre les principes des technologies mémoire utilisées sur Terre. Ils ont mis au point une méthodologie de radiodurcissement par conception (radiation-hardening-by-design, RHBD) exploitant le meilleur des processus silicium pour CMOS. La RHBD garantit que les composants électroniques résistent aux dommages dus aux protons, aux électrons et aux ions à haute énergie. En utilisant des méthodologies de conception très fine, initialement conçues pour les mémoires vives statiques (SRAM), la méthodologie RHDB a été explorée sur des processus silicium standard CMOS 180 nm. Le prototype de mémoire reprogrammable de 1 Mbits intègre tous les blocs de base des mémoires non volatiles. Les cellules mémoire étaient basées sur un piège flottant ONO (oxyde-nitrure-oxyde). Au cours du projet SKYFLASH, plusieurs cellules de test ont été soumises à des rayonnements gamma et X afin d'évaluer la perte d'électrons stockés dans le support ONO. Dans tous les cas, la perte de charge a montré le même comportement. Plus important encore, les chercheurs ont démontré que même si des données sont perdues après une exposition à des rayonnements de forte intensité (dans la gamme des cents kilorads), le contenu de la mémoire peut être réécrit. Des effets ponctuels ont été testés sur ces mêmes échantillons en utilisant des protons et des ions lourds, montrant qu'aucune rupture ne survenait, même au plus haut niveau d'énergie disponible sur la ligne de faisceau (ions de xénon). Les mémoires flash non volatiles durcies résistantes aux rayonnements ne seront pas réservées aux missions spatiales. Les partenaires de SKYFLASH peuvent trouver de nouveaux domaines d'utilisation dans les centrales nucléaires et les expériences de physique à haute énergie. Bien le projet soit axé sur les mémoires non volatiles sur silicium, il devrait apporter une base pour d'autres composants au silicium comme les microprocesseurs utilisés dans l'espace.
Mots‑clés
Rayonnement, applications spatiales, tolérant au rayonnement, mémoires flash, technologie de mémoire, conception radiodurcie, dose ionisante totale, effet singulier, déclenchement parasite
