Skip to main content

Advanced techniques for high temperature system-on-chip

Article Category

Article available in the folowing languages:

Efektywne testowanie układów elektronicznych w wysokiej temperaturze

Nowe kości półprzewodnikowe używane w przemyśle motoryzacyjnym, lotniczym, kosmonautycznym i naftowym (wydobywczym) muszą działać niezawodnie w warunkach wysokich temperatur. Opracowano efektywną strategię testowania do wykrywania niesprawności układów elektronicznych.

Gospodarka cyfrowa

W wielu zastosowaniach przemysłowych bezpieczne i wysokosprawne systemy elektroniczne składają się z miniaturowych scalonych układów logicznych i pamięciowych. W celu zapewnienia bezpieczeństwa i niezawodności układy te muszą działać prawidłowo nawet wtedy, gdy narażone są temperatury wynoszące nawet 200°C. W przemyśle motoryzacyjnym, kosmicznym, lotniczym, okrętowym i naftowym występują środowiska robocze o jeszcze wyższych temperaturach, które wymuszają uwzględnienie trybów awarii obwodów. W ramach projektu ATHIS opracowano bardzo efektywne strategie testowania, które umożliwiają identyfikację wadliwych układów. Układy o wielkiej skali integracji (ang. Very Large-Scale of Integration, VLSI) ulegają nieustannej miniaturyzacji. W wyniku tego cienkowarstwowe przewodniki i połączenia pracują w warunkach większej gęstości prądów. W wysokiej temperaturze najważniejszy rodzaj błędów jest spowodowany elektrodyfuzją. Na skutek przekazania pędu między elektronami przewodzącymi a jonami tworzącymi strukturę krystaliczną materiału podłoża dochodzi do przemieszczenia samego materiału i do nieuniknionego w związku z tym uszkodzenia układu. Elektrodyfuzja nie jest jedynym trybem występowania niesprawności na skutek wysokiej temperatury. Pod uwagę należy również brać skutki zależnego od czasu przebicia dielektryka oraz elektronów gorących. Wysokoenergetyczne elektrony, tzw. elektrony gorące, są w stanie tunelować przez cienką bramkę tlenkową, co przejawia się jako prąd bramki i prowadzi do niesprawności układu. Zależne od czasu przebicie dielektryka (ang. time dependent dielectric breakdown, TDDB) jest jednym z najintensywniej badanych mechanizmów niesprawności w placówkach zajmujących się niezawodnością półprzewodników. Od lat 60. XX w. naukowcy starali się poznać naturę procesu degradacji tlenków wraz z upływem czasu. Niemniej jednak oba zjawiska fizyczne, efekt TDDB i efekt elektronów gorących, w bardzo małym stopniu zależą od temperatury i głównym mechanizmem prowadzącym do niesprawności jest elektrodyfuzja. Ponieważ elektrodyfuzja przejawia się zwarciem lub przerwą w obwodzie, do wykrycia niesprawności wystarczają metody oparte na sprawdzaniu prądu i napięcia. Uczestnicy projektu opracowali wyrafinowane modele defektów z myślą o stworzeniu dokładnych wzorców testowania za pomocą automatyzacyjnych narzędzi projektowych. W ten sposób projekt ATHIS wniósł istotny wkład w podniesienie niezawodności układów elektronicznych w warunkach wysokich temperatur.

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania