Features of upsets formation in VLSI under pulsed ionizing radiation

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The analysis of upset occurrence in very large-scale integrated circuits (VLSI) under the influence of pulsed ionizing radiation of various nature is carried out. Upsets in VLSI under gamma or electron pulses, first of all, are determined the effects of rail span collapse, due to volume ionization of semiconductor structures. The features of upsets occurrence due to the non-stationary latchup and several possible competing effects are analyzed. Non-stationary surface radiation effects and fast annealing of radiation defects can lead, mainly, to temporary parametric failures, which depend on the dose rate. Single event effects under the influence of pulsed beams of neutrons, protons or ions are considered.

About the authors

A. I. Chumakov

National Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute) – JSC Specialized Electronic Systems, Moscow, Russia

Author for correspondence.
Email: aichum@spels.ru

References

  1. Larin F. Radiation Effects in Semiconductor Devices. N.Y.: John Wiley and Sons. 1968. 287 p.
  2. Agahanyan T.M., Astvacaturyan E.R., Skorobogatov P.K. Radiatsionnyye effekty v integral’nykh mikroskhemakh (Radiation effects in integrated microcircuits). M.: Energoatomizdat. 1989. 256 p. (In Russian). ISBN: 5283029638
  3. Ionizing radiation effects in MOS devices and circuits / Ed. Ma T.-P., Dressendorfer P.V. New York: John Wiley & Sons, 1989. 608 p. ISBN: 9780471848936
  4. Chumakov A.I. Radiatsionnyye effekty v integral’nykh skhemakh (Radiation effects in integrated circuits). M.: Tekhnosfera. 2024. 384 p. (In Russian). ISBN: 9785948367071
  5. Massengil T.L., Diehl S.E. Transient Radiation Upset Simulation of CMOS Memory Circuits // IEEE Trans. on Nucl. Sci. 1984. V. 31. N 6. P. 1337–1343. https://doi.org/10.1109/TNS.1984.4333507
  6. Chumakov A.I. Modeling rail-span collapse in ICs exposed to a single radiation pulse // Russian Microelectronics. 2006. V. 35. № 3. P. 156–161. https://doi.org/10.1134/S1063739706030048
  7. Chumakov A.I. et. al. Mechanisms of initiation of unstable latchup effects in CMOS ICs // Russian Microelectronics. 2019. V. 48. № 4. P. 250–254. https://doi.org/10.1134/S1063739719040036
  8. Sogoyan A.V. et. al. Issledovaniye vliyaniya amplitudno-vremennykh kharakteristik impul’snogo vozdeystviya na urovni otkazov sovremennykh SBIS (Study of the influence of amplitude-temporal characteristics of pulse action on the failure rates in modern VLSI) // Nauch.-tekh. sb. “Stoykost’ 2022”. 2022. P. 155–158. (in Russian) EDN: XTFFQN
  9. Chumakov A.I., Gontar V.V. Predicting the failure threshold of dose rate of ICs exposed to pulsed ionizing radiation of arbitrary pulse shape //Russian Microelectronics. 2004. V. 33. № 2, P. 99–105. https://doi.org/10.1023/B:RUMI.0000018714.56717.63
  10. Shvetsov-Shilovskiy I.I. et. al. Nonstable latchups in CMOS ICs under pulsed laser irradiation //IEEE Trans. Nucl. Sci. 2020. V. 67. N. 7. P. 1540–1546. https://doi.org/10.1109/TNS.2020.3001169
  11. Wrobel T.F., Evans D.C. Rapid annealing in advanced bipolar microcircuits // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1982. V. 29. № 6. P. 1721–1726. https://doi.org/10.1109/TNS.1982.4336436
  12. Slivin A., et. al. Construction of stations for applied research at the NICA accelerator complex // Physics of Particles and Nuclei Letters. 2022. V. 19. № 5. P. 528–531. https://doi.org/10.1134/S1547477122050375
  13. Filatov G.A. et. al. NICA beamlines and stations for applied research // Physics of Particles and Nuclei Letters. 2023. V. 20. № 4. P. 767–771. https://doi.org/10.1134/s1547477123040271
  14. Chumakov A.I., Bobrovsky D.V., Soloviev S.A. Vliyaniye impul’snogo kharaktera izlucheniya na parametry chuvstvitel’nosti integral’nykh skhem k odinochnym radiatsionnym effektam (The influence of an impulsed ion radiation on the sensitivity parameters of integrated circuits to single event effects) // Bezopasnost` Informatsionnykh Tekhnologiy. 2024. V. 31, N 4. P. 141–152. (in Russian). https://doi.org/10.26583/bit.2024.4.10
  15. Bobrovsky D.V. et. al. Osobennosti proyavleniya odinochnykh radiatsionnykh effektov v IS pri vozdeystvii impul’snykh puchkov ionov (Features of single event effects occurrence in ICs under pulse ion beams) // Voprosy atomnoy nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiatsionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. 2023. № 3. P. 11–15. (in Russian). EDN: MFFSJK
  16. Chumakov A.I. et. al. Modelirovaniye sboyev v IS pri impul’snom neytronnom vozdeystvii. Chast’ 3. Oblast’ srednikh intensivnostey (Simulation of Failures in ICs under Pulsed Neutron Exposure. Part 3. Medium Intensity Area) // Voprosy atomnoy nauki i tekhniki. Seriya: Fizika radiatsionnogo vozdeystviya na radioelektronnuyu apparaturu. 2023. № 1. P. 10–15. (in Russian). EDN: JXHIMD

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».