The Single Event Upset Forecasting in Digital and Analog Integrated Circuits in SAED 14nm FinFet Technology

 
Melikyan V.Sh., Petrosyan A. (Synopsys Armenia CJSC), Mkhitaryan A.Kh. (National Polytechnic University of Armenia), Hayrapetyan A.K. (Yerevan State University), Avetisyan Z. (Synopsys Armenia CJSC), Mkrtchyan A.E. (Synopsys Armenia CJSC, Yerevan State University)
 
Abstract - This paper presents a verification method of the Single Event Upset effect on the performance of bandgap reference circuit designed in SAED 14nm FinFet technology. Meanwhile the EDA tool was suggested which automatically inserts the radiation effect in the SPICE netlist and generates new netlist for further debug. The tool can automatically run a SPICE simulation and generate plot files in SPICE output formats. The suggested user-friendly GUI helps the designer to realize the measurements and organize the faster debug.

Keywords - SAED 14nm FinFet; radiation; bandgap reference; parametric degradation; single event upset; SPICE Compatible Single Event Upset Debugger; positive to absolute temperature; negative to absolute temperature; incident particle; voltage overshoot.

Прогнозирование одиночного сбоя в цифровых и аналоговых интегральных схемах по технологическому процессу SAED 14nm FinFet

 
Меликян В.Ш., Петросян А. (ЗАО "Синопсис Армения", г. Ереван), Мхитарян А.Х. (Национальный Политехнический Университет Армении, г. Алаверди), Айрапетян А.К. (Ереванский государственный университет, г. Ереван), Аветисян З. (ЗАО "Синопсис Армения", г. Ереван), Мкртчян А.Э. (ЗАО "Синопсис Армения", Ереванский государственный университет, г. Ереван)
 
Аннотация - При разработке аналоговых интег-ральных схем используются узлы, в которых необходимо применение источников стабильного напряжения. Примерами таких схем являются аналого-цифровые преобразователи, компараторы и т.д. В вышеуказанных системах допустимая погрешность не должна превышать 2-3%. Таким образом, использование источников питания или стабилизаторов напряжения в качестве генераторов стабильного опорного напряжения становится невозможным, поскольку диапазон погрешности данных систем составляет 10%. Возникает задача разработки внутрикристаллических источников стабильного опорного напряжения. Примером такой системы является стабильный транзисторный источник опорного напряжения (ИОН) значение которого равно ширине запрещённой зоны используемого полупроводника. Источник такого типа обеспечивает независимость получаемого опор-ного напряжения от процесса, напряжения питания и абсолютной температуры. В рамках данного исследования по технологическому процессу SAED 14nm FinFet был разработан источник опорного напряжения с номинальным значением 1.2В. В свою очередь, отклонение от номинального значения в зависимости от процесса, напряжения питания и температуры составляет 26мВ. Одним из факторов влияющих на стабильность интегральных схем также является наличие радиации в окружающей среде. Влияние радиации становится критическим в случае использования интегральных схем в системах работающих в условиях интенсивного радиационного фона. К примеру в системах используемых в космосе, в военной технике, в ядерной промышленности. В рамках данной статьи было разработано программное обеспечение (ПО) Spice-Compatible-Single-Event-Upset-Debugger (SCSEUD), которое обеспечивает быстрое моделирование одиночных сбоев в ИС. На вход данного ПО подаётся файл описанный на языке SPICE (SPICE netlist). На выходе получаем файл того же типа, но уже с учетом влияния воздействия радиационного эффекта одиночного сбоя, при моделировании которого получаем возможность измерить воздействие радиационного эффекта на ИОН.

Ключевые слова - SAED 14nm FinFet; радиация; источник опорного напряжения; деградация параметров; одиночный сбой; SPICE Compatible Single Event Upset Debugger; прямо пропорционально абсолютной температуре; обратно пропорционально абсолютной температуре; заряженная частица; перенапряжение.