Séminaire sur les mémoires émergentes Résultats des Tests radiatifs effectués sur des Fe-RAMs FM18L08 & FM20L08 de RAMTRON
Plan de la présentation Présentation des bancs de tests Résultats des Essais radiatifs Irradiation Cobalt 60 Fort débit de dose Rappel des configurations de test Résultats de tests Irradiation Cobalt 60 faible débit de dose Rappel des configurations de test Résultats de tests Irradiation sous Ions lourds Rappel des configurations de test Résultats de tests
Plan de la présentation Irradiation sous Protons 60 MeV Rappel des configurations de test Résultats de tests Irradiation sous Neutrons Atmosphériques Rappel des configurations de test Résultats de tests Synthèse des résultats
Testeur numérique Mesures Paramétriques et test fonctionnel (Irradiation Cobalt 60) Testeur SCHLUMBERGER SENTRY 1650 (SERMA Etablissement Fontenay-aux- Roses) Tests dynamiques (test en ligne et test de rétention) pour irradiation Ions Lourds, Protons et Neutrons atmosphériques Testeur numérique développé par TRAD comprenant: Carte FPGA pour le cœur du système Carte fille pour les DUTs (différente suivant les références) Ordinateur portable (liaison RS232 ou USB) Soft sous LABVIEW pour le pilotage du banc et la sauvegarde des données (Commun à toutes les références) Soft sous ISE FOUNDATION (XILINX) cœur du testeur numérique (différent suivant les références)
Testeur numérique Fonctionnement du test dynamique en polarisation ON( test en ligne durant l irradiation) Lecture en continu du contenu des mémoires avec comparaison par rapport à la donnée initiale. Si erreur détectée: Re-lecture du contenu de la case mémoire Écriture de la donnée initiale Vérification de la possibilité d écriture Traitement et Sauvegarde des erreurs
Testeur numérique Fonctionnement du test de rétention en polarisation OFF ou POWER DOWN (Après irradiation) Comparaison de la totalité de la mémoire avec le pattern initial (Sauvegarde des données erronées) Écriture du pattern inverse Vérification par nouvelle comparaison de la fonction écriture Ré-écriture du pattern initial
Testeur numérique CARTE FPGA Carte fille avec DUTs Banc Numérique développé par TRAD
Irradiation Cobalt 60 Fort débit: Configurations de test 1. Dose cumulée (fort débit) sur 6 pièces par référence : à CISBIO / irradiateur PAGURE (PARIS). Steps d irradiation: 150 krad(si) et 300 krad(si). Fort débit de dose: 55.5 rad(si)/s Pièces non polarisées durant l irradiation Monitoring périodique au cours de l irradiation sur 3 pièces Caractérisation électrique après irradiation (SERMA)
Irradiation Cobalt 60 Fort débit : Résultats de test : FM18L08 & FM20L08 Composant fonctionnels à 150 krad(si) et 300 krad(si). Vérification effectuée grâce au test de rétention Aucune perturbation du contenu des mémoires à 150 et 300 krad(si). Aucune dérive du courant de consommation au cours de l irradiation. Dérives non significatives des paramètres électriques après l irradiation jusqu à 300 krad(si).
Irradiation Cobalt 60 faible débit : Configurations de test 2. Dose cumulée (faible débit) sur 13 pièces par référence: à CISBIO / irradiateur GALAXY (PARIS) Conditions de polarisation: 5 pièces polarisées (test paramétrique) 5 pièces non polarisées (test paramétrique) 3 pièces non polarisées ( test de la rétention en fin d irradiation) Débit de dose: 150 rad(si)/h Test paramétrique à tous les steps de dose (pièces polarisées ON & OFF) à la SERMA
Irradiation Cobalt 60 faible débit : Configurations de test Annealing 24h/ 25 C et 168h/100 C en fin d irradiation (pièces polarisées ON et OFF) Steps de mesure Polarisation ON (étude de la couche CMOS): - 0; 4.2; 11; 15; 25; 30; 51 krad(si) (prévu 75 et 100 krad(si)) Polarisation OFF - 0; 11; 15; 30; 51; 77; 107; 155; 300 krad(si).
Irradiation Cobalt 60 faible débit : Résultats de test : FM18L08 & FM20L08 Composants irradiés sous polarisation ON arrêtés à 51krad(Si) car plus fonctionnels. Blocage des mémoires: LECTURE et ECRITURE impossible Importante variation des courants de consommations Dérives observées pour les FM18L08 à 51krad(Si): Iccsb_CMOS: max à 35mA (valeur nominale: 4µA) Iccsb_TTL: max à 35mA (valeur nominale : 90µA) Iccop_CMOS: max à 47mA (valeur nominale: 12mA) Pièces fonctionnelles après annealing 168h/100 C Composants irradiés sous polarisation OFF jusqu à 300 krad(si). Variation des paramètres de test non significative
Irradiation Sous Ions Lourds Configurations de test 3. Test ions lourds sur 6 pièces par référence Université Catholique de Louvain (Belgique) M/Q = 5 Tracé de la courbe de section efficace en fonction du LET Valeur LET max: 80 MeV.cm²/mg 5 valeurs de LET Arrêt des runs Fluence 1E+7 #/cm² pour confirmer le «non SEL» 100 évènements ou 1E+6 #/cm² pour SEUs & SELs Conditions de Test (3 pièces/ config) : Polarisation ON: Détection en ligne des SEEs (SELs/SEUs/Bit collés ) Polarisation OFF (test rétention)
Irradiation Sous Ions Lourds Résultats de test Détection en ligne: Polarisation ON FM18L08: Sensible au Latch-Up pour des LETs > 20 MeV.cm²/mg (Kr & Xe) Contenu mémoire non perturbé FM20L08: Sensible au Latch-Up pour des LETs > 20 MeV.cm²/mg (Kr & Xe) Contenu mémoire perturbé durant l irradiation pour les ions Ar; Kr et Xe, i.e. pour des LETs 14 MeV.cm²/mg. Irradiation OFF: FM18L08: Contenu mémoire non perturbé FM20L08: Contenu mémoire non perturbé
Irradiation Sous Ions Lourds Résultats de test Exemple de courbe de section efficace obtenue sous IONS LOURDS 1.E-02 SELs FM18L08 Neuves 1.E-03 Section Efficace (cm 2 ) 1.E-04 1.E-05 1.E-06 n 173 n 174 n 175 1.E-07 0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50.00 60.00 70.00 80.00 90.00 LET (MeV.cm 2.mg -1 )
Irradiation sous Protons 60 MeV : Configurations et Résultats des tests 4. Test Protons 60 MeV sur 6 pièces par référence K.V.I. (Pays-Bas) Fluence totale: 5E+10 p/cm² Condition de Test (3 pièces/ config): Polarisation ON: Détection en ligne des SEEs (SEL/SEU/Bit collés ) Polarisation OFF (test rétention) Résultats des tests: Détection en ligne & polarisation OFF : FM18L08: Aucune variation du contenu des cases mémoires FM20L08: Aucune variation du contenu des cases mémoires
Irradiation sous Neutrons Atmosphériques : Configurations et Résultats des tests 5. Irradiation Neutrons Atmosphériques sur 9 pièces par référence Los ALAMOS (Etats Unis) Fluence totale: 1E+10n/cm² Condition de Test (3 pièces/ config): Polarisation ON: Détection en ligne des SEEs (SEL/SEU/Bit collés ) Polarisation ON: CE\ & OE\ = 1 (POWER DOWN) Polarisation OFF (test rétention) Résultats identiques pour les 3 modes de polarisation sous tests : FM18L08: Aucune variation du contenu des cases mémoires FM20L08: Aucune variation du contenu des cases mémoires
SYNTHESE DES RESULTATS Tenue en dose (cobalt 60), polarisation ON (faible débit) entre 30 et 51 krad(si): => Couche CMOS Tenue en dose (cobalt 60), polarisation OFF (faible et Fort débit) > 300 krad(si) Irradiation sous Ions Lourds : Observation de SELs LET seuil SEL : 30 MeV.cm²/mg Irradiation sous Protons 60 MeV : Insensibilité des pièces jusqu à une fluence de 5E+10 p/cm² Irradiation sous neutrons atmosphériques : Insensibilité des pièces jusqu à une fluence de 1E+10 n/cm²