Résumé


Ferrie2010.pdf

Auteurs

Université Montpellier 2

Frédéric Wrobel

Université Montpellier 2

Métriques

190
103
2.05 Mo
 application/pdf
bitcache://89ee6f96c0864adf048d319aec89ca369c9415a5

Licence

Creative Commons Aucune (Tous droits réservés)
<resource  xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
                xmlns="http://datacite.org/schema/kernel-4"
                xsi:schemaLocation="http://datacite.org/schema/kernel-4 http://schema.datacite.org/meta/kernel-4/metadata.xsd">
        <identifier identifierType="DOI">10.23723/1150/2832</identifier><creators><creator><creatorName>Frédéric Wrobel</creatorName></creator></creators><titles>
            <title>Ferrie2010.pdf</title></titles>
        <publisher>SEE</publisher>
        <publicationYear>2010</publicationYear>
        <resourceType resourceTypeGeneral="Text">Text</resourceType><dates>
	    <date dateType="Created">Tue 12 Jan 2010</date>
	    <date dateType="Updated">Mon 25 Jul 2016</date>
            <date dateType="Submitted">Fri 25 May 2018</date>
	</dates>
        <alternateIdentifiers>
	    <alternateIdentifier alternateIdentifierType="bitstream">89ee6f96c0864adf048d319aec89ca369c9415a5</alternateIdentifier>
	</alternateIdentifiers>
        <formats>
	    <format>application/pdf</format>
	</formats>
	<version>7774</version>
        <descriptions>
            <description descriptionType="Abstract">
</description>
        </descriptions>
    </resource>
.

De l interaction rayonnement- matière à la fiabilité de la nanoélectronique Frédéric Wrobel Maître de Conférences Université Montpellier 2 Cérémonie des grands prix de la SEE Mercredi 1er décembre 2010, Paris L environnement atmosphérique naturel 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03 1.0E-02 1.0E-01 1.0E+00 1.0E+01 1.0E+02 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 altitude (km) Flux(/s/cm²) Pions -+ Muons -+ Protons Electrons Neutrons A retenir : au niveau du sol, il y a 40 neutrons/cm²/heure au niveau avionique, il y en a 300-400 fois plus neutron drain grille source L effet d un neutron dans un transistor MOS drain grille source L effet d un neutron dans un transistor MOS drain grille source L effet d un neutron dans un transistor MOS drain grille source L effet d un neutron dans un transistor MOS drain grille source Couranttransitoire temps L effet d un neutron dans un transistor MOS 10 Single Event Transient 0 1 temps Tensionàlasortiedelinverseur Etat transitoire neutron 11 Single Event Transient temps Tensionàlasortiedelinverseur Si l état transitoire est « suffisamment » : long et intense Alors le niveau logique peut : changer transitoirement se propager 12 L anecdote du vote Belge Vote électronique réalisé à Schaerbeek (2003) Erreur de 4096 voix = 212 « Etant donné qu aucune erreur n a été trouvée dans le logiciel, et vu la structure interne du programme, le collège conclut que l erreur a très probablement été occasionnée par une inversion spontanée et aléatoire d une position binaire, un bit mémoire » Quelques Chiffres Charge déposée par une particule : des centaines de femtocoulombs. La charge collectée critique : de l ordre du femtocoulomb. Pour une technologie actuelle (90nm ou 65nm), le taux d erreurs logiques au niveau du sol est de quelques centaines de FIT/Mbit, ce qui correspond à près d une erreur par Gbit et par mois. Au niveau avionique, l occurrence des erreurs est 300-400 fois plus élevée. Comment se prémunir de cette contrainte ? Codes correcteurs d erreurs ? Ils sont limités ! Méthodes de prédiction de fiabilité Méthodes de tests Comment prendre en compte cette contrainte ? 15 Interaction dans le composant électronique Environnement radiatif naturel Transport des particules ionisantes et création de paires électron-trou Génération de courants transitoires Dysfonctionnement du composant De nombreux aspects de la physique Dysfonctionnement du système Trois points clés 1. Interaction rayonnement-matière 2. Outils de prédiction de la sensibilité des composants 3. Méthodes de tests en temps réel 1. Interaction rayonnement-matière Problème : La plupart des codes de physique nucléaire existants ne sont pas adaptés aux besoins de l électronique ! Idée : Développer un code à l interface entre l électronique et la physique nucléaire Le code DHORIN 1. Interaction rayonnement-matière : DHORIN neutron drain gate source Probabilité d interaction d un neutron avec les différents matériaux d un composant (Si, SiO2 ) Effet de l énergie du neutron Nature des particules produites, énergies, directions Densité de paires électron-trou créées SourceDrain Grille 2. Outils de prédiction de la sensibilité des composants But : Connaître la fiabilité d un composant donné dans un environnement radiatif donné. Outil scientifique : Doit décrire le plus précisément possible les phénomènes physiques Outil « fondeur » : permet de déterminer la fiabilité d un composant avant de le fondre Un grand nombre de paramètres d entrée (géométrie, modèle SPICE, matériaux ) Outil « end-user » : La physique est simplifiée pour une utilisation rapide Peu de paramètres d entrée MC ORACLE : Interaction d un neutron dans un plan mémoire 2. Outils de prédiction de la sensibilité des composants MC ORACLE : Détermination du courant transitoire et de son effet électrique 2. Outils de prédiction de la sensibilité des composants MC ORACLE et la méthode Monte Carlo 2. Outils de prédiction de la sensibilité des composants En simulant un grand nombre de particules, on simule statistiquement la vie réelle du composant et on peut « compter » le nombre de dysfonctionnements qu il subira au cours de son utilisation. 3. Méthodes de tests en temps réel BUT : Valider les outils de simulation Caractériser expérimentalement l électronique Avoir des résultats rapidement : mettre en place des tests « accélérés » IDEE : Profiter de l augmentation du flux de particules avec l altitude ! Mise en place d expériences en ballon stratosphérique Nouvelles méthodes de tests en ballons stratosphériques Projet HAMLET : Utilisation des ballons stratosphériques du CNES A 20km près du pôle : 600 fois plus de neutrons et un flux de protons non négligeable (1)Direction générale de l armement (REI -2009.34.0012) (2)Agence Nationale de Recherche dans (n° ANR-09-BLAN-0155-01.) Nombre de particules détectées et comparaison aux simulations Nouvelles méthodes de tests en ballons stratosphériques : 26 De nombreux acteurs 0 km 10 km 20 km 100 km 500 km 36 000 km altitude La sévérité de l environnement radiatif naturel décroît avec l altitude MAIS le nombre de composants embarqués croît. Et au niveau du sol ? Pour terminer, les perspectives : Dans les années à venir, compte tenu de l intégration technologique, les radiations d origine cosmiques ne seront plus la contribution majoritaire aux dysfonctionnements de l électronique en environnement radiatif. A partir de la 65nm, la radioactivité naturelle qui nous entoure affecte significativement l électronique. Remerciements EADS CNES DGA ATMEL ANR TRAD