автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.12, диссертация на тему:Разработка средств автоматизации проектирования радиационно-стойкой микроэлементной базы для нового поколения систем управления двойного назначения

На правах рукописи

АЧКАСОВ Владимир Николаевич

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННО - СТОЙКОЙ МИКРОЭЛЕКТРОННОЙОЙ БАЗЫ ДЛЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

05 Л 3.12 - Системы автоматизации проектирования

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

1 2 МДР^

Воронеж - 2008

003463717

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежская государственная лесотехническая академия»

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

академик РАН Гуляев Юрий Васильевич.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, Прохоров Николай Леонидович,

доктор технических наук, профессор Питолин Владимир Михайлович,

доктор технических наук, профессор Стародубцев Виктор Сергеевич.

Ведущая организация: Московский государственный технический университет им. Н.Э.Баумана (г. Москва).

Защита диссертации состоится 2Q марта 2009 г. в Ю00 на заседании диссертационного совета Д 212.034.03 при Воронежской государственной лесотехнической академии по адресу: 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8, ауд. 118.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежской государственной лесотехнической академии.

Автореферат разослан 17 февраля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Разработка управляющих вычислительных комплексов (УВК) двойного назначения относится к приоритетному направлению технической политики нашего государства, так как они применяются в оборонной, научной, социальной и других жизненно-важных сферах деятельности. При этом особую роль играют бортовые комплексы, которые применяются для систем управления (СУ) авиационных и космических летательных аппаратов, атомных электростанций, ядерных реакторов, химических производств, так как они имеют стратегическое значение для национальной безопасности страны. Главной задачей на ближайшую перспективу является достижения научной, технической и технологической независимости от ведущих иностранных государств.

При этом ключевой задачей является обеспечение работоспособности СУ при воздействии ионизирующего излучения (ИИ), электромагнитных полей, механических нагрузок в широком диапазоне температур. Данная задача может быть решена только с применением комплексных мероприятий по совершенствованию архитектуры вычислительных систем, разработки и производства широкой функционально-ориентированной номенклатуры высокоинтегрированных микросхем, создания научной и промышленной инфраструктуры разработки, создания и испытания вычислительных комплексов, модулей и микросхем.

Среди данных мероприятий задача разработки микросхем, стойких к радиационному воздействию является особенно важной. Ее решение требует, прежде всего, совершенствования проектной среды разработки элементной базы, позволяющей разрабатывать изделия, работающие в особо жёстких условиях: радиационных и электромагнитных воздействия, широкий диапазон температур, большие механические нагрузки и т.д. При этом основной технологией является КМОП-технология, которая обеспечивает уникальные интегральные показатели: широкий спектр функциональных возможностей, высокую производительность и быстродействие, низкую потребляемую мощность, простоту изготовления и др.

Одной из основных проблем является моделирование радиационных эффектов в процессе проектирования, которое в настоящее время требует существенной модернизации. Это обусловлено коренными преобразованиями в электронной промышленности (ЭП), вследствие резкого уменьшения проектных норм, увеличения степени интеграции, созданием СБИС, включая системы на кристалле (СнК), совершенствованием традиционных и созданием новых технологий производства, что привело к усилению влияния физических процессов, в том числе и радиационного характера, степень проявления которых ранее, была пренебрежимо мала.

Следует отметить и го, что изменились условия радиационного и электромагнитного воздействия на УВК, а следовательно и на СБИС, вследствие совершенствования средств противодействия, изменение орбит полетов космических летательных аппаратов, связанное с планированием долгосрочных космических экспедиций, совершенствованием существующих и созданием новых ядерных энергетических установок. Кроме того, ужесточились требования по надежности и продолжительности функционирования аппаратуры в условиях ионизирующего излучения. Эти требования были отражены в новом комплексе государственных стандартов (КГС) «Климат-7», в котором скорректированы параметры «традиционных» видов излучения и введены новые.

Так как зарубежные средства моделирования радиационных эффектов являются самым оберегаемым секретом фирм-производителей и не продаются на мировом рынке, а известные программные комплексы, системы и подсистемы не обеспечивают моделирования всего комплекса радиационных воздействия в новых условиях для создания радиационно-стойких микросхем в области теории САПР были выдвинуты актуальные задачи, которые потребовали комплексного подхода к их решению, начиная от совершенствования физических моделей процессов и заканчиваю программной реализацией.

Диссертация выполнена по программам важнейших работ Министерства образования и науки по планам НИР и ОКР ФГУП «Научно-исследовательский институт электронной техники»: «Салон», «Форзац», «Разводчик», «Танк-5», «Трикута», «Истра-7» и др., а также в соответствии с межвузовской научно-технической программой И.Т.601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научным направлением Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) «Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности)», «Разработка математического обеспечения проектирования СБИС двойного назначения».

Цель работы состоит в создании комплекса методов, моделей, алгоритмов и программных средств проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ.

Для ее реализации необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния средств автоматизации проектирования, обеспечивающей моделирование радиационных эффектов, определить проблемы и направления их развития;

2. Сформулировать требования, целевые задачи, принципы построения и обосновать архитектуру технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

3. Обосновать выбор структуры проблемно-ориентированной программной платформы автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

4. Разработать математические модели и алгоритмы моделирования тепловых, термомеханических и деградационных процессов радиационного характера в КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

5. Обосновать технологию формирования и осуществить реализацию лингвистического и информационного обеспечения;

6. Провести программную реализацию разработанных средств и их интеграцию в единую программную среду проектирования КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

7. С помощью разработанных средств разработать типовую библиотеку элементов КМОП СБИС, на основе которой создать радиационно-стойкие микросхемы, и таким образом, провести опытную эксплуатацию предложенных средств и оценить их экономическую эффективность.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использованы: теория вычислительных систем, автоматизации проектирования, оптимизации; аппарат вычислительной математики. А также теория построения программ; методы модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования; имитационное, структурное, и параметрическое моделирование; вычислительные эксперименты.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

- принципы построения, архитектура технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения;

- математические модели расчета динамических полей температур и механических напряжений при радиационном воздействии и после него;

- математические модели ионизационного тока в р-п перехода в МОП - структурах и переходных процессов в типовых элементах микросхем при воздействии импульсного ионизирующего излучения;

- математические модели деградации электропараметров типовых элементов изделий вследствие воздействия статического ионизирующего воздействия;

- математические модели базовых элементов;

- методика сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными и особенности реализации лингвистических и информационных средств в рамках единого информационного пространства,

Научная новизна. В результате проведенного исследования получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

- принципы построения, архитектура технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения систем управления двойного назначения, обеспечивших унификацию технического, математического и программного обеспечения и заложивших основу создания единого информационного пространства сети дизайн-центров проектирования микросхем, блоков, модулей, вычислительных комплексов;

- математические модели расчета динамических полей температур и механических напряжений при радиационном воздействии и после него, отличающиеся учетом особенностей современной конструкции, технологии изготовления для различных .амплитудно-временных и спектралыю-энергегически^ характеристик воздействия;

- математические модели ионизационного тока в р-п перехода в МОП - структурах и переходных процессов в типовых элементах микросхем при воздействии импульсного ИИ, отличающаяся учетом особенностей субмикронных технологий, температурного режима, спектрально-энергетических и амплитудно-временных характеристик радиационного воздействия в соответствии с требованиями КГС «Климат-7»;

- математические модели деградации электропараметров типовых элементов изделий вследствие воздействия статического ИИ, отличающиеся учетом микродозиметрических радиационных эффектов, характерных для субмикронных технологий, связанных с особенностями накопления заряда в элементах конструкции в соответствии с требованиями комплекса государственных стандартов «Климат-7»;

- математические модели базовых элементов, которые отличаются описанием радиационных процессов, происходящих в МОП-структурах при воздействии импульсного и статического ИИ с учетом субмикронных технологий и требований КГС «Климат-7» на всех иерархических уровнях проектирования;

- методика сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными и особенности реализации лингвистических и информационных средств в рамках единого информационного пространства, соответствующих базовым принципам современных информационных технологий.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основе предложенных решений созданы и внедрены программные средства комплексного проектиро-

вания КМОП СБИС двойного назначения в ФГУП НИИЭТ (г.Воронеж), ОАО «Ангстрем» (г.Зеленоград), реализованные на единой методологической платформе и позволяющие распространить их на предприятиях аналогичного профиля. Анализ результатов внедрения показал высокую эффективность разработанных средств.

Предложенные средства проектирования радиационно-стойких изделий использовались при создании типовой библиотеки элементов радиационно-стойких СБИС, что позволило спроектировать более 500 типовых элементов, благодаря чему была созданы СБИС серий 1867,1830, 1874.

Разработаны и внедрены обучающие программно-аппаратные комплексы, которые эффективно используются для проведения лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов, соискателей, а также для непрерывной переподготовки специалистов в Воронежском государственном техническом университете (ВГТУ) на кафедре САПР.

Предложенные решения носят универсальный характер и могут использоваться при создании подобных систем в ЭП.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: коллегиях ряда Министерств РФ, на совещаниях департамента ЭП, семинарах ведущих предприятий по разработке элементной базы моделей и блоков.

Автор выступал с докладами на:

международных конференциях: «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи 2002, 2003, 2005, 2006); «Влияние внешних воздействующих факторов на элементную базу аппаратуры авиационной и космической техники» (Королев 2002, 2003); "Кибернетика.21век» (.Москва 2005); "Математические методы в технике и технологии» (Казань 2005, Воронеж 2006, Ярославль,2007); «Авиация и космонавтика» (Москва 2005); «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж ,2005); «Наука и образование» (Воронеж 2005); «Современные проблемы борьбы с преступностью. Радиотехнические науки» (Воронеж 2006);

российских конференциях: "Радиационная стойкость электронных систем" (Москва 2002, 2003, 2005, 2006); .«Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж 2005); «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж 2005); «Информационные технологии» (Воронеж 2005); «Новые технологии» (Воронеж 2006); «Стойкость» (Москва 2005, 2006, 2008); «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж 2008).

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 88 печатные работы, включая 28 работ, опубликованных в журналах определенных ВАК, 5 монографий и 5 авторских свидетельств общим объемом 1622 с (лично автором выполнено 597с).

Двадцать шесть публикаций выполнены без соавторов, личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве заключается в определении целей и задач работы, разработке моделей и алгоритмов, в выполнении научно-технических исследований и анализе их результатов, в разработке основных элементов ее внедрения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка использованных источников. Материал диссертации изложен на 334 страницах.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, цель, научная новизна и практическая ценность полученных результатов.

В первом разделе проведен анализ современного состояния и тенденций развития УВК нового поколения, сформулированы требования для элементной базы, на основе которой они создаются; рассмотрены вопросы состояния средств автоматизации их проектирования.. Проведена постановка задач исследования.

Современные бортовые системы управления должны отвечать требованиям: увеличения степени интеллектуализации управления, расширения функций, существенного сокращения времени подготовки и реализации всех задач управления, обеспечения заданной надежности функционирования и повышения точности выведения объекта в условиях применения современных и перспективных средств активного противодействия, значительного снижения энергопотребления, массы и габаритов.

Базовыми элементами таких систем управления являются уникальные УВК, которые прошли несколько этапов развития от простых аналоговых до мощных аналого-цифровых с иерархической структурой для параллельной реализации вычислительных процессов с самоорганизующейся архитектурой, обеспечивающей гарантированную надежность функционирования в жестких климатических условиях, больших механических нагрузок, активного противодействия в виде радиационного и электромагнитного излучения большой мощности, и различного спектрального состава.

Их разработка одна из самых сложных научно-технических проблем, требующей привлечения и тесного взаимодействия высококвалифицированных специалистов из разных областей: системо- и схемотехников изделий электронной и вычислительной техники, математиков, программистов, конструкторов, технологов и др.

Сложность ее решения определяется необходимостью комплексной увязки архитектурных принципов; системо- и схемотехнических, конструкторских и технологических решений; разработки, отладки и испытания базового программного обеспечения; научной, технической и технологической подготовки средств автоматизации разработки, производства и испытания специализированных микроэлектронных компонентов, унифицированных модулей, управляющих вычислительных комплексов и проверки их характеристик в составе систем управления в реальных условиях эксплуатации. При этом важным аспектом является достижения научно-технического прогресса в области микроэлектроники.

Устойчивой тенденцией развития является усложнение их архитектуры, повышение "интеллекта" входящих подсистем, введения автономных контуров управления и переход к распределенному вычислительному комплексу с индивидуальными специализированными вычислителями всех подсистем управления. В тоже время необходимо обеспечить минимизацию объемно-массовых характеристик, энергопотребления, простоту и преемственность развития. Важнейшее значение при этом имеет унификация (однородность) архитектуры комплексов и всех составляющих подсистем, что позволяет упростить процедуру резервирования и повысить надежность их функционирования без существенных затрат.

Одним из важнейших моментов применения управляющих вычислительных комплексов в составе бортовых систем управления является обеспечение работоспособности при воздействии на изделие специальных факторов - больших механических нагрузок и воздействия ионизирующих, а также электромагнитных излучений.

Следует отметить, что успех создания вычислительных систем и комплексов практически полностью определяется параметрами микроэлектронных компонентов, на базе которых они строятся, т.е. уровнем развития электронной промышленности.

Для создания современных вычислительных комплексов требуется применение радиационно-стойких СБИС, обладающими высокими быстродействием, помехоустойчивостью и надежностью, малыми объемно-массовыми характеристиками, низким потреблением электроэнергии с возможностью работы непосредственно от химических источников питания с большим диапазоном изменения питающих напряжений, при больших механических нагрузках и жестких климатических условий. Они должны обладать большой степенью интеграции, простотой конструкции и технологии изготовления, обеспечивающих возможность полной автоматизации проектирования, производства и испытания. Для этих целей широко применяются СБИС цифровой обработки сигнала (ЦОС) и микроконтроллеры.

Системо- и схемотехнические приемы построения СБИС должны быть ориентированы на параллельный и конвейерный способ решения всей совокупности специализированных задач и их оптимального распределения между аппаратурой и программами для минимизации аппаратурных затрат, простоты разработки, отладки и проверки базового программного обеспечения, что позволяет значительно уменьшить сроки создания систем управления и их стоимость.

Следовательно, проектирование СБИС и управляющих вычислительных комплексов на их основе невозможно без создания научной и промышленной инфраструктуры автоматизации для совместной отработки системо- и схемотехнических, конструктивных и технологических приемов создания СБИС и вычислительных модулей, базового программного обеспечения и систем управления в целом.

Рассматривая современные СБИС следуем отметить следующее: площадь кристалла и число транзисторов на нем увеличивается примерно в 1,5, проектные нормы уменьшаются в 1,4 раза каждый год, а стоимость производства снижается в 2 раза каждые три года. В настоящее время проектные нормы составляют 0,1-0,05 мкм, что позволяет разместить на одном кристалле до 500 млн. транзисторов для схем с регулярной структурой. Это привело к тому, что физические явления, которые ранее были не существенны, стали значительными, а в ряде случаев и доминирующими, что потребовало модификации моделирования физических процессов, в том числе и радиационных.

Поэтому крупнейшие фирмы, создающие САПР постоянно совершенствуют свои средства проектирования. Ежегодно в их модификацию вкладываются огромные денежные средства. В настоящее время созданы средства автоматизации, способные проводить моделирование физических процессов, которые стали проявляться в современных СБИС, в том числе и радиационных эффектов. Имеется большой рынок средств моделирования, но приобрести современное проблемно-ориентированное программное обеспечение практически невозможно, так как ведущие зарубежные фирмы хотят сохранить за собой лидерство в ближайшей и долговременной перспективе в сфере разработки микроэлектроники.

Таким образом, для создания отечественной радиационно-стойкой элементной базы необходима разработка собственных средств проектирования, которые учитывали бы весь комплекс внешних факторов. Это, прежде всего, радиационные тепловые и термомеханические эффекты, деградация электоропараметров от статическо-

го ИИ и переходные ионизационные процессы. Так как радиационно-стойкие изделия в настоящее время и в ближайшей перспективе основываются на КМОП технологии, которая обеспечивает наилучшие интегральные показатели: широкий спектр функциональных возможностей, высокую производительность и быстродействие, низкую потребляемую мощность, простоту изготовления и др. все эти явления должны быть рассмотрены применительно к данному классу изделий.

При этом одним из ключевых моментов модификации САПР является новый подход к физической стороне процессов, протекающих в СБИС, разработке математического и программного обеспечения. Поэтому поставлена задача создания средств автоматизации проектирования КМОП СБИС с учетом импульсных и статических видов радиации.

Во втором разделе определены основные задачи проектирования, разработана методика проектирования, предложены базовые лингвистические средства и единая информационная платформа, обоснована архитектура технических средств и определена структура проблемно-ориентированного программного обеспечения моделирования радиационных эффектов в типовых элементах КМОП СБИС.

Основными задачами при проектировании изделий микроэлектроники для нового поколения управляющих вычислительных комплексов являются: определение требований к элементной базе по функциональным возможностям и уровню стойкости и надежности, которые в ряде случаев являются достижением определенного компромисса между функциональными возможностями и обеспечением требуемого уровня стойкости; выбор оптимальной структуры типовых логических элементов изделия за счет применения алгоритма минимизации покрытия логических функций, анализа на тесто-пригодность, синтеза логической схемы, предварительной логической верификации, преобразования логического базиса в схемотехнический, моделирование статических и динамических характеристик типовых логических элементов КМОП БИС с учетом радиационных воздействий, логическая верификация и моделирование неисправностей базовых функциональных блоков с учетом реальных характеристик типовых логических элементов, генерация тестов, анализ дефектов и верификации топологии.

Решение поставленных задач обеспечивается предложенной методикой автоматизации проектирования КМОП СБИС двойного назначения, отличающаяся формированием требований к элементной базе на ранней стадии проектирования с учетом радиационной стойкости, моделированием радиационных эффектов на схемотехническом и функционально-логическом уровнях в зависимости от конструктивно-технологических особенностей изготовления и требований КГС «Климат-7». Данная методика позволяет оценить работоспособность изделия от комплекса внешних факторов: импульсных (рентгеновского, гамма, нейтронного излучения) и статических (гамма, нейтронного, протонного и электронного излучений) как по отдельным видам излучения так и при комплексном воздействии, которое может осуществляться в разные временные промежутки, что соответствует реальным условиям. Предложенная методика проектирования КМОП БИС двойного применения с учетом руководящего материала «правила проектирования для технологического процесса АТ-12ДМ и АТ-20СЫ ЦР БМ» легла в основу отраслевых руководящих документов и материалов.

В работе был проведен анализ возможностей наиболее популярных отечественных и зарубежных автоматизированных рабочих мест (АРМ), средств автоматизации проектирования и определены требования, которым должно удовлетворять современное лингвистическое обеспечение.

В основу их разработки положен предложенный структурно-модульный принцип описания схем на всех уровнях иерархического процесса проектирования. Предложен входной язык описания модулей типовых элементов, на всех уровнях проектирования. В понятие модуля входит как сам модуль, который выполняет определенные функции, так и процедуры проектирования. Он строиться по иерархическому принципу. Головной модуль содержит ссылки на основные подчиненные ему модули. Модуль многоуровневого описания обеспечивает представление типового элемента на основе более простых конструктивных элементов как на одном уровне иерархии проектирования, так и при прямом и обратном переходе с уровня на уровень. Таким образом, он является связующим звеном иерархического процесса проектирования, обеспечивающим возможность реализации принципа непрерывности.

Кроме того, модуль содержит описание его геометрической модели; многоуровневого представления; описания поведенческих, функционально-логических и электрофизических характеристик (в том числе и с учетом радиационных воздействий), топологии, символьного представления геометрической модели. Библиотека модулей может расширяться.

Для входного языка используется буквы алфавита и набора ключевых командных слов, которые делятся на две группы - для описания начала и конца записей и имен атрибутов остальных записей. Основной структурной единицей языка описания модулей служит запись. Тело записи заключается между ключевыми словами начала и конца и состоит из набора атрибутов, их значений.

<КЛЮЧЕВОЕ СЛОВО 1 >: :=<ИМЯ ТИПА/<КОМАНДНОЕ СЛОВО>

<ИМЯ ТИПА>: := MODUL/DELAY/PARAM/LGRAF/TNP/

OUT/SUB_MOD/ATR/D_INP/G_INP/G_OUT

<КОМАНДНОЕ CJIOBO>::=END/REPEAT/END_FILE

где MODUL, DELAY, DIP, PARAM, LGRAF, INP, OUT, D INP, GJNP, G OUT, ATR, SUB MOD - имена типов записи логического модуля, задержек, электрических параметров, изображение логического элемента, входа и выходов логического элемента, выводов изображения элемента, входов и выходов изображения логического элемента, произвольных атрибутов, подмодулей логического модуля соответственно;

END, END_FILE - признаки конца записи и файла;

REPERAT - оператор повторения.

Во вторую группу ключевых слов входят имена атрибутов основных записей.

В лингвистические средства также входит разработанный язык описания входных воздействий (определенные значения напряжений и токов) и задания на проектирования.

Эффективность языка обеспечивалась за счет возможностей как символьного, так и графических способов описания, использования сокращенных и командных форм описания и автоматического формирования наиболее объемных данных, рациональных процедур манипулирования данными.

Исходя из общей концепции построения информационных сред САПР, типа решаемых задач обоснованы требования к информационному обеспечению подсистемы.

В соответствии со сформулированными требованиями разработана система единой подготовки исходной информации, использующая особенности предложенного языка структурно-модульного описания схем как текстовых, так и графиче-

ских данных, которые дополнены графосимволическим языком описания структур.

Для построения информационного обеспечения системы предложено использовать два типа внутренних структур - списочная с указателями и ассоциативная кольцевая. Предложена модификация кольцевой структуры обеспечения двунаправленного поиска, которая заключается в том, что первый элемент списка в кольцевой структуре имеет метку головного элемента, содержащего общие данные для всех элементов списка и каждый элемент списка включает в себя одну или несколько связок "вперед/назад". Элементы списка могут являться головными для списка элементов другого типа. Это обеспечивается включением в элемент метки связи как к подчиняющим, так и подчиненным элементам структуры данных. Подобная организация массивов, содержащих координаты элементов изображения позволяет выполнять выборку и вставку элементов изображения в произвольном порядке с достаточно малым временем поиска. Кроме того, при вводе графической информации, учитывая процедуру последующего документирования, при формировании рисунка в массивы заносятся специальные метки, позволяющие выполнять декомпозицию рисунка по страницам.

На основе предложенной модификации кольцевой структуры и структуры с последовательным размещением элементов проведена сравнительная оценка их эффективности по времени выборки данных. Использование модификации ассоциативной кольцевой структуры данных дает преимущества по основному критерию эффективности времени выборки данных, хотя и требует при этом больших затрат памяти.

Опираясь на опыт построения технических средств в организациях и сформулированных целевых задач обоснована архитектура технических средств. Она представляет собой сетевую трехзвенную систему, построенную по модели клиент - сервер приложений - сервер данньщ. Основным элементом системы являются АРМ, на которых производится собственно проектирование изделий. Реализация автоматизированных рабочих мест быть проведена на основе рабочих станций, Х-терминанов или ПЭВМ с большим объемом внешней и оперативной памяти.

Все технические средства объединены в локальную вычислительную сеть. Взаимодействие АРМ и серверов осуществляется по прямым физическим магистралям с использованием сети Ethernet.

Необходимыми условиями эффективной работы средств проектирования являются надежность и быстродействие программного обеспечения. Поэтому используемый сервер приложений дает значительные преимущества Он уменьшает нагрузку и обеспечивает эффективную работу до 5 клиентов и позволяет значительно увеличить количество клиентов, работающих с однаковым массивом данных.

Возможность масштабирования вычислительной мощности системы достигается за счет так называемой «сегментации» рабочих мест, иными словами, за счет распределения нагрузки между несколькими компьютерами — серверами приложений. Такое решение существенно повышает производительность и отказоустойчивость системы в условиях многопользовательской работы.

В работе предложена структура проблемно-ориентированной прикладной программной платформы, которая включает следующие программные блоки: управляющий, лингвистический, диалоговой обработки, графический редактор, схемотехнического моделирования, расчета параметров типовых элементов при радиационном воздействии, расчета температуры, вычисления механических напряжений, анализа тесто-

пригодности, функционально-логического моделирования, генерации тестов, анализа дефектов.

В третьем разделе рассмотрен алгоритм оценки стойкости изделий микроэлектроники к радиационному излучению и предложенные математические модели расчета тепловых и термомеханических эффектов.

Алгоритм оценки стойкости заключается в следующем: вначале исходя из требований к аппаратуре определяется внешняя радиационная обстановка, при которой необходимо обеспечить работоспособность изделия. Затем она рассматривается как совокупность видов ионизирующего излучения со своими амплитудно-временными и спектрально-энергетическими характеристиками. Следующем этапом является моделирование тепловых, термомеханических, ионизационных и структурных эффектов. Степень их проявления и взаимодействия между собой определяется исходя из комплекса внешних факторов. Результатом моделирования является определение численного значения максимальных уровней различных видов ионизирующего излучения (в зависимости от требования технического задания), при котором изделие остается работоспособным. При этом определяются все характеристики, входящие в понятие стойкости: максимальный предельный уровень воздействия, при котором все параметры изделия находятся в пределах норм технического задания, уровень бессбойной работы, время потери работоспособности, уровень возникновения тирристорного эффекта (если он возможен), уровень катастрофического отказа. Такая оценка стойкости вначале производится расчетными и расчетно-экспериментальными методами. На ранних этапах разработки могут быть использованы упрощенные методы, а на более поздних более точные решения. На основании этих методов определяются показатели стойкости элементной базы, как в вероятностной форме, так и в виде уровней воздействующих ионизирующих излучений. Окончательная оценка стойкостр определяется на завершающем этапе при проведении испытаний полученных готовых изделий.

Предложена математическая модель расчета тепловых и термомеханических эффектов. Они возникают при воздействии на изделие рентгеновского излучения с энергией несколько десятков КЭВ, так как оно характеризуется значительным поглощением. За счет резкого выделения энергии за очень малые промежутки времени (наносекундный диапазон) в элементах конструкции и кристалле изделии наблюдается мгновенное увеличение температуры и термомеханический удар. На фоне данных явлений проявляются ионизационные эффекты.

Для моделирования этих явлений принято допущение о двух этапном протекании данных процессов: первый - увеличение температуры и возникновение термомеханического удара в момент воздействия излучения и непосредственно после него, второй - перераспределение тепла и возникновения напряжений в элементов конструкции после воздействия импульса излучения.

Обозначим через С) область в пространстве Д3, занимаемую рассматриваемым изделием. Она состоит из подобластей О', представляющих собой слои конструкции, то есть различные материалы. Пусть Г = дС1 - граница области П, Г! = 8С1' - границы подобластей П1. Обозначим через Г' часть границы Г, представляющую собой верхнюю поверхность корпуса, и через Г* - нижнюю поверхность.

Введем в П равномерную сетку сок = {(х,у,г)еП} с шагами \,Иу,1гг по пространственным переменным. Причем шаги выберем таким образом, чтобы узлы сетки содержали внутренние границы Г'. Множество внутренних узлов сетки состоит из точек (х,у,г) е пересечения гиперплоскостей х = у = /<у/, г = Лг,

и,к = 0+1,+2,....

Множество ук граничных узлов состоит из точек пересечения прямых Сх, Су, проходящих через все внутренние узлы (х,у,г)есон, с границей Г. Множества уКх, уНу, укг граничных по направлениям х,у,г узлов состоят из точек пересечения прямых х = /у, у = И^, г = Игк соответственно с границей Г области П.

В каждом узле сетки шк рассчитываем значение дозы по формуле

Щх,,У1.гк) = г(гк)-I I (1)

где - линейный коэффициент ослабления, зависящий от материала слоя

в точке (хпу^,гк); г(гк)- поправочный коэффициент, определяющий рассеяние и взаимное проникновение электроном на границе двух областей; ркт(Е) - массовый коэффициент передачи энергии для квантов с энергией Е; п(Е) - функция, описывающая распределение квантов по спектру энергии от £1ШП до £т,х.

Далее, в соответствии с динамическим рассмотрением задачи, выбирается шаг квантования по времени т. Для каждого момента времени 1р = рт, р = 0,1,2,..., рассчитывается распределение температуры и напряжения растяжения-сжатия.

Проведя расчеты указанным образом, будем иметь распределение температуры и напряжений в каждый момент времени 1р с начала воздействия импульса (/„).

Для определения поля температур введем обозначения: с = с(х,у,г) - теплоемкость в точке (х,у,г), с| =с', р- р{х,у,г) - плотность материала с координатой (х,у,г), р\(ху!к11, = р\ х = х(х,у,г) - коэффициент теплопроводности в точке (х,у,г), х[хуг>а. = х\ Т=Г(х,у,г-,1) - температура в точке (х,у,г) в момент времени

Рассмотрим вначале процесс мгновенного разогрева. Изменение температуры в каждой точке области О происходит лишь за счет поглощения энергии излучения и описывается уравнением

дТ <Ю , . ^ „ о!

где £> = й(х,у,2\() - доза, полученная каждым слоем. С учетом начального условия

Т(х,у,тЯ>) = Тнт(х,у,2), (х:,у,г)еП', (3)

получим задачу Коши, которая решается аналитически и ее решение имеет вид

Т{х,у,г,() = ---Ц--В(х,у,2-1) + Т^(х,у,2), (х,у,2)еС1 (4)

с(х,у,г)р{х,у,£)

Необходимо определить значение температуры Т в момент времени, когда действие импульса прекращается:

Т0(х,у,1) = ---Ц--О(х,у,г;10) + Т„т(х,у,х), (х,у,г)еП (5)

Функция описывает распределение температуры в структуре изделия непосредственно после действия импульса. Значение дозы рассчитывается в узлах сетки по формуле.

Далее действие внешнего источника прекращается и в течение некоторого времени происходит перераспределение температуры, которое в области П описывается уравнением теплопроводности с переменными коэффициентами дТ д ( дТ\ д( ЭТ) д( дТЛ . . _

Поскольку значение мало, для удобства вычислений можем считать за начальное время I = 0.

Значение температуры в начальный момент времени определяется на предыдущем этапе и вычисляется по формуле

Г(х,у,2;0) = То(х,у,г), (х,у,г)е П, (7)

На границе области П происходит теплообмен с окружающей средой, который описывается граничными условиями третьего рода

дТ (8>

И поскольку область П неоднородна, то на границах раздела подобластей П' должны выполняться условия сопряжения

дТ'

^ дп

Р1 . , , =0, у— =0, « = (9)

1 \ijjiesar дп

где ?9П - граница области П, оП'- граница подобласти П'т, р - коэффициент теп-лопереноса, Тср - температура среды, п - нормаль к границе О., и, - нормаль к границе О', [Г] - скачок функции Т(х,у,£) при переходе через границу О'.

Таким образом, получена краевая задача для уравнения теплопроводности в области Не К\ Перераспределение тепла происходит в течение некоторого времени /т1Х, по истечении которого температура корпуса и кристалла сравнивается с температурой окружающей среды. Момент времени /1ШХ прогнозируется и обычно составляет 1000 секунд. Таким образом, мы приходим к математической задаче:

В цилиндре = П х [0 </</„„ ] требуется найти непрерывную функцию Т(х,у,г,(), где (х,у,:) е П, удовлетворяющую уравнению

ср — = (1Ы(хёга<1Т), (х,у,г)еО, />0, (10)

81

начальному условию

Т{х,у, г,0) = Т0 (х,у,г)еО, (11)

граничному условию

дТ

--Р{Тср-Т\Г), (12)

и условиям сопряжения на границах раздела структурных слоев

[П|,.=о, х^- =0, (13)

Для решения данной задачи предложен метод суммарной аппроксимации, который позволяет рассчитать значения температуры в узлах трехмерной сетки с определенным шагом квантования по времени. Тогда определение температуры определяется решением последовательностью одномерных уравнений

= при ¡р<1<1 „ (14)

3 о1 Р*^

= при I 2, (15)

3 д! ' № Р*~г Р^

-^ = £,ГР) при Г 2<1<1р(16)

3 Э/ '' р*-ъ

с условиями

Тт(х,у,г-0) = Т„(х,у,г), Т (х,у,ги ^) = Т(а_1)(х,у,г;1 „_,), а = 1,2,3,

я*—

-х~ = ^тсг-т1„)), (I7)

СП

где / а=(р+^-)т, ь =ЦхЩ,и = х,у,

р3 ди I. ди )

,у,:, г - шаг квантования по времени.

Изложенный подход позволяет определить динамику изменения температур и оценить время потери работоспособности вследствие превышения температурой активных элементов кристалла предельно-допустимых значений по ТУ.

Термомеханические напряжения, возникающие в изделии в результате импульсного разогрева, представляют собой сжатие материалов, которое в свою очередь приводит к генерации волн напряжения по материалам конструкции в виде растяжения-сжатия. Таким образом,- импульсные термомеханические напряжения можно разделить на две фазы:

1. Напряжение сжатия, возникающее в первый момент, непосредственно после импульса рентгеновского излучения, которое описывается формулой:

Ь

|0(х)с1х-Г

3МАХ=-2~1- ' (18)

где Г - коэффициент Грюнайзена; Ь - толщина слоя; х - координата; П)(х) - доза в точке с координатой х.

2. Распространение волн растяжения-сжатия по материалам конструкции с их последующей интерференцией описывается выражением:

ь

1Щх)йх-Г

9 =5- . (19)

2 • Ь '

Прочность материалов каждого слоя определяется интерференцией волн растяжения:

|Эр|=Э;ПКпр |»,ИПК„р „и, (20)

' ; — " где р - слой, в котором подсчитывается величина упругих напряжений; т - число

15

слоев; к - порядковый номер слоя; 1 - число слоев от р-го слоя до свободной границы с одной стороны; п - число слоев от р-го слоя до свободной границы со второй стороны; Кпр - коэффициенты прохождения волны напряжения из ¡-го в к-й слой, определяемые по выражению

2

-^Ть* (21)

где И.к= р-Узв р - плотность; Узв - скорость звука.

Котр - коэффициенты отражения между ¡-м и к-м слоем, определяемые по выражению

_ Як - Д,

отр _1,к _ Д + ^ • (22)

Помимо термомеханического удара наблюдаются напряжения, возникающие вследствие расширения конструктивных элементов от выделившегося в них тепла. При классическом подходе эти явления рассматривались без учета габаритных размеров конструкции, а оценка напряжения проводилась в момент времени непосредственно после воздействия импульса.

В настоящей работе предложена модель, которая позволяет учесть габаритные размеры конструкции изделия, а оценку напряжений производить в момент времени, при котором эти напряжения достигают максимального значения.

Задача расчета термомеханических напряжений в трехмерной области включает в себя три уравнения равновесия

(23)

дх ду дг дт дет дт

—"+——£- = 0, ! (24)

дх ду дг

= ' (25)

дх ду дг шесть уравнений совместности деформаций

(26)

ду дх дхду дгу дх ду дг ) дхду дг£у | д2е, =д2Гу1 ^ д (ду„ | дГху дуЛ^е, ^ (2?)

дг2 ду2 дудг ' ду дг дх ) дудг ' д\ д\=е2у^ д(8Гху _ д2е,

+—-— = -—— = 2——, (28) дх дг дгдх ду[ дг дх ду ) дгдх

шесть уравнений обобщенного закона Гука в прямой

= 0-,+СТ,)) + £*;, Г„=~-Тху, (29)

=^тк-у'(<тг+сг,»+«;, уУ1=1~-сУ!, (зо)

или в обратной форме

г'т = ^а{Т)<1Т - температурный коэффициент расширения.

Е'

ах = Л <рх + е +£ -Зат)+2С <£ -ат), г =-г/„> (32)

1 + у

Е'

сг =Л <ех+е +е - Зат )+ 2С - ат г =--у , (33)

1 + у

Е'

а!=Л<ех+£„+ег-Зат^+2С <р,-ат), тХ1=--(34)

1 + у

где 1'=--г- - коэффициент Ляме, 0' = —^ . - модуль сдвига,

(1 + у )(1-2У ) 2(1 +V )

ат

Т0(х,у,1)

На нижней части поверхности выполняются кинематические граничные условия в перемещениях

м = 0, У = 0, и> = 0, (35)

а на остальных частях поверхности задаются статические граничные условия в напряжениях

0х1 + ту1т + тгхп = О, (36)

г„/ + ауп + г-„п = 0, (37)

т^ + т^т + ст^п^О, (38)

где ах,ау,ах,тху,ту1,т!х - компоненты тензора напряжений; ех,£у,ег,уху,/„,уа-компоненты тензора деформаций; и,у, и< - перемещения по х,у и г соответственно; 1,т,п - направляющие косинусы нормали Я к поверхности ЭП; Е - модуль

1'Е Е

Юнга; V - коэффициент Пуассона; Я =-- коэффициент Ляме; в =-

(1 + 1/)(1-2у) 2(1 +

• П^м,) :

- модуль сдвига; аТ = ^а(Т)с1Г - температурный коэффициент расширения.

Го(«,1", I)

На основе данного подхода получаем задачу расчета термомеханических напряжений представляет собой квазистатическую задачу термоупругости в трехмерной многосвязной области.

Для решения этой задачи рассматриваемая конструкция представляется как кусочно-однородное тело, т.е. тело, состоящее из отдельных частей с различными, но постоянными в пределах каждой из них, физико-механическими характеристиками. В качестве начального распределения температуры используется полученное при расчете тепловых эффектов динамическое поле температур.

Стойкость к рентгеновскому излучению по тепловым и термомеханическим эффектам определяется с помощью нахождения максимальных уровней рентгеновского излучения при которых не происходит катастрофических отказов. При необходимости рассчитывается время потери работоспособности изделия из-за перегрева кристалла.

В четвертом разделе описаны предложенные математические модели переходных радиационных процессах в типовых элементах микросхем при воздействии импульсного ионизирующего излучения.

Вначале рассчитывается мощность дозы ионизирующего излучения, которая в общем случае может быть определена по предложенной формуле:

тахИ .Г ^ 7 ' Шаху | £=--Л (,)Л + . /г,;. л +

+ | А/5- ¡^е(Е)-/„р(Е,!)■/„(ЕНЕсН

В данном выражении времена 1т;п и 1тах относятся к рентгеновскому, гамма- и нейтронному излучению. Так ^¡„ь - время, когда начинается действие рентгеновского излучения, 1тахь - время окончания действия рентгеновского излучения; 1тшт -время, когда начинается действие гамма-излучения, 1тах - время окончания действия гамма-излучения; 1т,пп - время, когда начинается действие нейтронного излучения, 1тахп - время окончания действия нейтронного излучения.

Для прогнозировании величины тока ионизации предложены математические модели, учитывающие спектрально-энергетические и амплитудно-временные характеристики импульса, технологические особенности изготовления и температурный режим.

Для одиночного прямоугольного импульса ионизирующего излучения с учетом периферийных областей ионизационный ток р-п перехода можно записать в следующем виде:

(40)

где 1,р„ - составляющая ионизационного тока от периферийных областей р-п перехода, определяющаяся выражением:

(41)

При условии малых размеров периферийных областей, ионизационный ток периферийной области зависит от диффузионной длины неосновных носителей заряда с внешней стороны перехода и будет выглядеть следующим образом. А(0 = ^,в-е<'где тц - при уменьшении толщины области полупроводника будет

т ■ iv,2

равняться ^ ^ .

Выражение для зависимости ионизационного тока от температуры примет следующий вид:

1М = д-§(Т)-Р(1)-5(Г)-

+4М,Т), (42)

где составляющая ионизационного тока, учитывающая уменьшение размеров активных областей элементов, будет выглядеть:

3*4,)(г>

(43)

Величина ионизационного тока в зависимости от мощности дозы для реаль-

18

ного импульса ИИ может быть получена путем разложения сложной формы импульса излучения на суперпозицию N прямоугольных импульсов.

Для каждого i-ro прямоугольного импульса вычисляется функция изменения ионизационного тока Iipn во времени. Суммарный ионизационный ток равен

/,„(') = IX (О ¿С-О (44)

/=1

где - Sft-tj - дельта-функция; /, - шаг разбиения реального импульса на совокупность прямоугольных импульсов; t - длительность импульса по времени.

Выражения для токов ионизации подставляются в виде генераторов токов в средства схемотехнического моделирования при этом импульс генератора тока задается с применением экспоненциальной функции EXP (yh у2, lj, tcr, tr, tfr) и описывается выражением:

1ух при 0 < t < ld\

Л+О,-У, Я - expb«-О'<'<'/, (45ч

У, + (у, - У, Ж - ехр[- (i - td )/ i„ ]-1 + exp t (t - tr)/ t,r Jnputr<t< TSTOP.

Для проектирования СБИС с малыми проектными нормами предложено использовать короткоканальную модель, которая по сравнению с ранее существующими моделями позволяет учитывать следующие особенности: зависимость подвижности носителей от вертикального поля; распределение заряда обедненной области между стоком и истоком; неоднородность легирования для транзисторов, изготовленных с применением ионной имплантации; модуляция длины канала; зависимость всех параметров от геометрии транзистора.

В режиме сильной инверсии пороговое напряжение определяется

V„ = VFB + PHI + Kl^/PHI-Vbs -KKPHl-VbsУч-\\,, (46)

Параметры Kl, K2 моделируют неоднородность легирования, где К1 подобен параметру GAMMA в модели первого уровня, VFB частично моделирует уменьшение длины канала.

Ток стока в режиме сильной инверсии определяется соотношениями:

В режиме отсечки <Fgs < Уи } = О

В линейном режиме <У > Vlo и 0 < Ул < VDm,)

MUS C„,-W/L

~ 1 + и0<Г„-Гк1)(1 + игГл/1) На основе схемотехнического моделирования создается библиотека моделей элементов, которые учитывают ионизационное излучение. Условно такие элементы можно считать «неисправными». При переходе из схемотехнического базиса в функционально-логический необходимо каждому «неисправному» элементу на схемотехническом уровне поставить в соответствие «неисправный» элемент на функционально-логическом уровне. Однако, число этих элементов достаточно велико. Так как одному исправному элементу необходимо поставить в соответствие множество «неисправных», число элементов которого зависит от мощности дозы, длительности импульса, температуры.

Для сокращения вычислительных затрат и уменьшения объема памяти предложены аппроксимационные соотношения, позволяющие провести пересчет времени потери'работоспособности каждого элемента для любой мощности дозы,

19

длительности импульса и температура по известным 4 значениям полученных при различных уровнях мощности дозы, длительности и температуры.

В пятом разделе описано моделирование дозовых эффектов. Разработаны математические модели, которые позволяют более адекватно учитывать радиационные эффекты с учетом конструктивно-технологических параметров и характеристик внешних воздействующих факторов в соответствии с КГС «Климат-7».

Для универсальности подхода автором предложено сведения всех видов радиационного воздействия (электроны, протоны или гамма-кванты) - к единому фактору - ионизационной составляющей поглощенной дозы.

Предложены соотношения для определения радиационно-индуцированного накопления заряда в подзатворном диэлектрике МОП-структуры. Для решения данной задачи используется квазистационарное приближение, т.е. неизменность распределения концентрации свободных дырок по толщине ЯЮг во время радиационного облучения — = 0, где р — концентрация свободных дырок в объеме ЙЮ2.

3/

Накопление заряда определяется соотношением

ЛОа=д,\ша(х,ООх (47)

х1

где до — элементарный заряд; Л:'„,(л:, /) — распределение концентрации заряженных Е'-центров по толщине оксида в момент времени I.

Величина Ыи,(х, I) может быть определена из соотношения

ДЛЪ(*,0 = £АЛГ,(*,0 =

Ы Кре я + 1

+ ЛГда(*,0) • « - е-*2'М'> Ыяон(х,0) ■ (48)

где; А(х,0) — концентрация неравновесных состояний; п(х, () — распределение свободных электронов по толщине оксида в момент времени /; Крея — количество напряженных связей, релаксирующих при одном разрыве; р(х) — распределение свободных протонов по толщине оксида в момент времени V, къ к2, к2 - константы; Л'яоя — распределение комплексов =§ЮП по толщине подзатворного диоксида кремния.

Для расчета концентрации свободных протонов и дырок используется система уравнений

дМ,г(х,1) д2Мп,(х,1) д<Ин.(х,1)Е(хЛ)-)

-= -Ъ--»>г-—--+б,к2Ы5Ш(х,1)р(х,1);

а г<пг пг &

Ын,(х,0) = 0; 8М„,(х„1)

Щ) + /(Е)е„Р = 0; (49)

5/

- - ЪМр ^I + /(Е)8оР = 0;

Щ) = _ЩХ1 = ЕЫ) =

дх дх ее0 81

= Р(и = <Р(Х>) = <Р(и = У,-

дх *

20

где А'я+ (х,1) — распределение концентрации протонов по толщине оксида в момент времени /; — подвижность протонов в ЗЮ2; 8,— константа; ; Е(х, I) — распределение напряженности электрического поля в 8Ю2, Алу/ — распределение комплексов гБШ по толщине подзатворного диоксида кремния; /(£м) - выход заряда, который определяется как доля дырок, избежавших начальной рекомбинации и является функцией от электрического поля в оксиде, ^ — подвижность дырок в 8Ю2; фг= кТI ¿/о — тепловой потенциалЕ0 = 8,85-10"14 Ф/см — диэлектрическая константа;; е — относительная диэлектрическая проницаемость оксида, Р - мощность дозы, g0— эффективность ионизации; =<р(<„).

Для высокой мощности дозы и низкоинтенсивного излучения моделирование расчет накопления заряда в диэлектрике сводится к решению следующей системы:

= -±^рР(х,ое(х,О - фг)х, + /№,0)^ -

- (£, А(х,1) + к2 (х, 0 + к3 (х, 1))р(х, 0 + (

+ о-

а-е~+арТ2е~Е-*кт>

81

• = 9гМ„.

д2ф,р_ дх2

-Р,

8х2 8Е(х, I)

дх

= <у0, (х, о + Р(х, о + х, (х, о:;

дх

дА(х,р

а/

-(Крея+Щр(х,0А(х,1)-,

дЫш(х,1)

8Ы

Э/

яон

(*.0

дI

= -к2р(х,1)Ыт(х,1)-, -к3р(х,1)ЛГБЮН(х,1);.

дМо1(х,1) д1

К ре,1 +1

8А(х, /) + дМш(х,1) + дИЯ0Н (х, I)

д1

81

д1

а-е~г + арТ2е~Е</(<г>

Р(х,0) = 0; = /»(/„,/) = 0;

дх

(50)

(51)

(52)

(53)

(54)

(55)

(56)

(57)

(58)

ал' дх,,/)

= 0; ^(<«,0 = 0;

(59)

(60)

Ф(дг„0 = 0; =

где — подвижность дырок в 8Юг; Фт = кТ ! ц0 — тепловой потенциал; ц.//. — подвижность протонов в БЮ2\Ыи+(х,1) — распределение концентрации протонов по толщине оксида в момент времени /; е0 = 8,8510~и Ф/см — диэлектрическая константа; — элементарный заряд; е — относительная диэлектрическая прони-

21

Г2«* И"1'2

цаемость оксида, г = 1——Е; а — частота попыток вылета электронов через

потенциальный барьер; т* — эффективная масса электрона внутри барьера; Е, — энергетический уровень ловушки (для типовых значений глубины залегания ловушек в запрещенной зоне диоксида значения параметров, можно оценить как а «5-1012 с"'; г ~ 0,1-0,2 нм); ар — константа, зависящая от сечения захвата ловушки, для которой можно записать ар = 2л/з(2тс)3'2 *о1ркг / /г3.

При облучении высокоэнергетическими заряженными частицами или нейтронами с большими флюенсами вносимые структурные повреждения могут повлиять на характеристики облучаемых изделий. Это влияние сказывается на кинетике накопления зарядов в структуре 81/5Ю2, а также на характеристиках МОП-приборов, связанных с объемными параметрами кремния. При этом образуются дополнительные напряженные связи, скорость генерации которых при образовании смещений можно определить следующим образом:

0А = ^^ = КнсаЛЁМЁ)п0<?част , (61)

01

где СА — скорость генерации дополнительных неравновесных связей при образовании смещений; ц>част — плотность потока высокоэнергетических частиц.

С учетом влияния смещений атомов уравнение непрерывности, описывающее изменение концентрации напряженных связей в диэлектрике, принимает вид

= +Щр(х,1)А(Х,1)+СА, (62)

его решение для случая квазистационарного приближения записывается в виде

А(х,1) = А(х,0)е-(К>"+ЩНх)1 +-&-(63)

{К рея +1)А1р(х)

Первое слагаемое в правой части описывает снижение концентрации неравновесных связей вследствие захвата дырок. Второе слагаемое описывает рост концентрации неравновесных связей вследствие образования смещенных атомов при воздействии высокоэнергетических заряженных частиц.

Полученное выражение можно теперь использовать для нахождения концентрации заряженных Е'-центров ДА'](х, (), образующихся при захвате дырок напряженными связями.

ДМ, (х, 0 = кх р(х) |А(х, /) 81 + С, = О л А(х,0)

ktp(x)

iK +\)klP(x)i (Крел+Щр(х)

е-<кр,л+щр(х)1 | ЬА пС

(Крея+Щр{х)

(64)

где С1, С2 — постоянные интегрирования.

Применяя начальное условие A/Vi(x, 0) = 0, можно получить выражение для постоянной С2 в виде

С2= ---_. (65)

(К ре, + 1)*, р(х) цКре1 + Щ p(x)i

Таким образом ,

ДЛГ, (*,/) = 1

(66)

Из выражения следует, что концентрация заряженных Е'-центров, возникающих при разрыве напряженных связей, определяется суммой экспоненциальной и линейной компонент. С ростом / экспоненциальная компонента стремится к насыщению, поэтому при глубоком облучении, т.е. при I -» сю, кинетика накопления заряженных Е'-центров будет подчиняться линейному закону.

Аналогично получается выражение для концентрации Рь-центров, отвечающих за поверхностные состояния.

лл^С) '

крел+1

т-

^ад'ЛДО (67)

Как видно, характер изменения концентрации Рь-центров, образующихся при разрыве неравновесных связей, такой же как и Е'-центров.

Следует отметить, что смещения атомов будут оказывать влияние на кинетику только тех процессов, в которых участвуют напряженные связи. Кинетика процессов, связанных с разрывом соединений 8Щ и БЮН по-прежнему будет определяться только ионизационными эффектами, поскольку внешнее облучение не влияет на концентрацию этих комплексов. Кроме того, их концентрация пренебрежимо мала по сравнению с концентрацией основных атомов в 8102, и процессами разрыва связей 81-Н и БЮН вследствие упругих взаимодействий с бомбардирующими высокоэнергетическими частицами можно пренебречь.

Моделирование на схемотехническом уровне осуществляется путем вычисления основных параметров транзистора при радиационном воздействии.

Изменение порогового напряжения МОП-транзистора:

АУ,ъ = АК, + АУ„ ; (68)

где А!',/, — изменение порогового напряжения за счет ДУ0, — накопленного в оксиде заряда и Д V,, — заряда поверхностных состояний.

Вклады зарядов оксида и поверхностных состояний в общее изменение порогового напряжения могут быть определены следующим образом:

(69)

*— о

где АО„ь — радиационно-индуцированное изменение удельных зарядов оксида и поверхностных состояний соответственно; С0 — удельная емкость диэлектрика.

Заряд Д(2о1, накопленный в диэлектрике при облучении, рассчитывается по формуле указанным в предыдущем разделах. Для вычисления удельного заряда поверхностных состояний можно воспользоваться выражениями

2 Фв

&=9о2 р>й(Ф,)<*Р,. (70)

<9в

где Д;(<р5) — дифференциальная плотность поверхностных состояний (значение поверхностного потенциала ф; определяет энергетическое положение уровня Ферми в запрещенной зоне кремния на границе раздела 81/8Ю2).

Если дифференциальная плотность поверхностных состояний не известна, а определена только интегральная плотность поверхностных состояний, то заряд поверхностных состояний рассчитывается по формуле

в., = дМ„ (71)

где Nu— интегральная плотность поверхностных состояний.

Значение AQ,, определяется как разность численного заряда поверхностных состояний после облучения и исходного заряда поверхностных состояний.

Рост числа поверхностных состояний приводит к снижению подвижности носителей заряда в канале транзистора. В общем случае деградация подвижности описывается соотношением

Н = , (72)

1 + а•ANи

где Цо — значение подвижности до облучения; а — постоянная.

В шестом разделе рассмотрены особенности развития научной и промышленной инфраструктуры автоматизации проектирования специализированных СБИС двойного назначения, структура программного пакета автоматизации проектирования, результаты моделирования, внедрения и эффективность его использования.

В разделе описывается развитие научной и промышленной базы автоматизации проектирования специализированных СБИС двойного назначения. С этой целью создано техническое обеспечение дизайн-центра по проектированию изделий микроэлектроники, которое состоит из мощных высокопроизводительных компьютеров с использованием серверов баз данных, и приложений и рабочих станций. Реализация произведена на базе высокопроизводительных серверов фирмы Sun типа Sun Sparc с процессорами UltraSPARC фирмы Sun Microsystems, которые работают под управлением операционной системы Unix (Solaris 8 v.7), рабочих станций фирмы Hewlet Packard и X-терминалов, которые представляют собой IBM PC или подобные машины, объединенных каналом типа Ethernet.

Создано программное обеспечение как интеграция высокопроизводительного ядра САПР фирмы Cadence Design System пакетов программ фирм Synopsys и Mentor Graphics, а также собственных разработок, позволяющих учесть радиационные эффекты.

К основным программным модулям собственных разработок относятся: интерфейс пользователя - INTER; управления комплексом в целом - MONITOR; определения параметров ионизирующего излучения - DMD; расчета дозовых характеристик радиационного воздействия - RAD; расчета термомеханических эффектов - IRBIC; моделирования переходных эффектов - PER; электронные обучающие средства - HELP.

На основе данных средств созданы маршруты проектирования различного класса микросхем, обеспечивающие проектные работы в сжатые сроки с высоким качеством с требуемым уровнем стойкости к климатическим, механическим и специальным воздействиям. Разработана нормативно-техническая документация использования средств автоматизации проектирования изделий микроэлектроники. Создана иерархическая библиотека типовых и функциональных элементов с учетом радиационного воздействия, которая включает более 500 элементов и позволяет проектировать СБИС любой сложности.

Оценка эффективности разработанных средств проводилась при создании микросхем серий 1882, 1830, 1867, 1874, транзисторов и транзисторных сборок, определения их соответствия требованиям технического задания, в том числе и по уровню стойко-

24

сти, который оценивался экспериментально на моделирующих установках гамма-импульса. Анализ результатов испытаний показал, что расхождение расчетных и экспериментальных значений не превышало 20%. Кроме того, заданный уровень стойкости был получен практически с первых опытных партий изделий, что сокращало время реализации проекта, объем проведения физического моделирования и очень трудоемких и дорогостоящих экспериментальных исследований. Внедрение данных средств позволило существенно развить аппарат автоматизации проектирования, который заключалось в предложенных оригинальных методах, моделях и алгоритмах.

Проведенные работы подтвердили высокую эффективность разработанных средств, получены рекомендации ведущих ученых о ее распространении для внедрения на всех аналогичных предприятиях. Предложенные в работе решения в виде программно-аппаратного комплекса используются ВГТУ в лекционных курсах, лабораторных занятиях, курсовых, дипломных проектов, подготовке аспирантов и докторантов.

В актах внедрения, приведённых в приложении, отмечено, что на основе предложенных решений на предприятиях ОАО «Анстрем» (г. Зеленоград) и ФГУП «Научно исследовательский институт электронной техники» (г. Воронеж) значительно увеличена эффективность работы предприятий. Годовой экономический эффект, рассчитанный финансовой службой, составляет несколько миллионов рублей.

В заключении приведены основные результаты диссертационной работы.

Основные результаты работы:

1. Проведён анализ современного состояния средств автоматизации проектирования, определены проблемы и направления их развития;

2. Обоснованы требования, целевые задачи, принципы построения, архитектура технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС, обеспечивших унификацию технических, математических и программных средств и заложивших основу создания единого информационного пространства сети дизайн-центров;

3. Обоснован выбор структуры проблемно-ориентированной программной платформы автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения типового дизайн-центра;

4. Разработаны математические модели и алгоритмы моделирования радиационных тепловых и термомеханических физических процессов в элементах конструкции СБИС;

5. Предложены математические модели расчета динамических полей температур и механических напряжений при радиационном воздействии и после него, отличающиеся учетом особенностей современной конструкции, технологии изготовления для различных амплитудно-временных и спектрально-энергетических характеристик воздействия;

6. Разработаны математические модели переходных процессов при воздействии импульсного ионизирующего излучения, отличающиеся учетом особенностей субмикронных технологий, воздействия высоких и низких температур;

7. Предложены математические модели деградации электропараметров типовых элементов изделий вследствие воздействия статического ионизирующего воздействия, отличающиеся учетом микродозиметрических радиационных эффектов в соответствии с требованиями комплекса государственных стандартов «Климат-7»;

8. Разработаны математические модели базовых элементов, которые отличаются описанием радиационных процессов, происходящих в МОП-структурах при воздействии импульсного и статического ионизирующего излучения с учетом субмикронных технологий и требований КГС «Климат-7» на всех иерархических уровнях проектирования;

9. Предложены методика сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными и особенности реализации лингвистических и информационных средств в рамках единого информационного пространства ДЦ;

10.Проведена программная реализация разработанных средств и создана единая программная среда проектирования КМОП СБИС двойного назначения типового ДЦ;

11. Предложены методика и особенности развития научной и промышленной базы автоматизации проектирования специализированных СБИС двойного назначения;

12.Разработано методическое обеспечение средств комплексной автоматизации проектирования.

13.С помощью разработанных средств создана библиотека типовых элементов специализированных КМОП СБИС, на основе которой проектируются радиацион-но-стойкие микросхемы. В результате создана широкая номенклатура изделий и, таким образом, проведена опытная эксплуатация предложенных средств и оценена экономическую эффективность.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ Публикации в изданиях, определенных ВАК

1. Ачкасов, В.Н. Конструктивно-технологический базис для создания радиационно-стойких ИС [Текст] / В.Н.Ачкасов, А.Н. Зольникова // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2002. -Вып.4,- С.92-95.

2. Ачкасов, В.Н. Создание конструктивно-технологического базиса функционально полного комплекта СБИС двойного назначения [Текст] / В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2003. - Вып. 3. - С.87-90.

3. Зольникова, А.Н. Математическая модель расчета изменения параметров ИС при воздействии дозы ИИ [Текст] / А.Н.Зольникова В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2003. - Вып. 4. - С.93-96.

4. Зольников, В.К Математическое обеспечение проектирования радиационно-стойких ИС [Текст] / В.К. Зольников, В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2003. -Вып.4,- С.97-99.

5. Зольников, В.К. Методика проектирования радиационно-стойких интегральных схем [Текст] / В.К. Зольников, В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2004. -Вып. 1-2,- С.57-60.

6. Ачкасов, В.Н. Алгоритм моделирования работы ИС в условиях воздействия внешних факторов в подсистеме САПР изделий электронной техники [Текст] / В.Н. Ачкасов // Вопросы атомной науки и техники. Сер. Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. - 2004. - Вып. 1-2. - С.61-65.

7. Антимиров, В.М. Вопросы построения адаптивных бортовых управляющих вычисли-

тельных комплексов [Текст] / Антимиров В.М. Ачкасов В.Н.// Системы управления и информационные технологии. 2005. - №4(21). - С.5 - 8.

8. Антимиров, В.М. Моделирование надежности вариантов вычислительных комплексов для систем управления космических летательных аппаратов [Текст] / Антимиров В.М., Машевич П.Р., Ачкасов В.Н. // Известия ВУЗов. Северо-кавказский регион. Технические науки. 2005. - №3. - С.29 - 36.

9. Антимиров, В.М. Создание промышленной инфраструктуры разработки, производства и испытания вычислительных комплексов для систем управления двойного назначения [Текст] / Антимиров В.М., Машевич П.Р., Ачкасов В.Н.// Авиакосмическое приборостроение. 2005. - №8. - С.9 -11.

10. Антимиров, В.М. Бортовые подсистемы инерциального управления и спутниковой навигации с автономными вычислителями [Текст] / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н.// Авиакосмическое приборостроение. 2005. - №6. - С.20 - 22.

11. Антимиров, В.М. Комплексная автоматизация разработки, производства и испытания вычислительных комплексов для систем управления двойного назначения [Текст] / Антимиров, В.М., Фортинский Ю.К., Ачкасов В.Н.// Приводная техника. 2005. №2(54). - С.52 - 55.

12. Антимиров, В.М. Развитие управляющих вычислительных комплексов двойного назначения [Текст] / В.М.Антимиров В.НАчкасов, П.Р.Машевич, Ю.К.Фортинский// Приводная техника. 2005. - №3(55). - С.56 - 61.

13. Антимиров, В.М. Особенности реализации подсистемы обработки геофизических полей и оптической навигации, как автономных вычислительных модулей [Текст] / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н.// Полет. 2005. - №6. -С.55- 60.

14. Антимиров, В.М. Современные вычислительные комплексы для бортовых систем управления [Текст] / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н., Машевич П.Р. // Полет. 2005. - №8. -С.23-26.

15. Ачкасов, В.Н. Математические модели расчета тепловых эффектов, возникающих в конструкции ИЭТ при воздействии рентгеновского излучения [Текст]/ В.Н.Ачкасов // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2005. Вып. 1-2. С. 20-24. г

16. Ачкасов, В.Н. Создание промышленной и научной инфраструктуры корпоративной разработки, производства и испытания элементной базы, модулей и вычислительных комплексов доя систем управления [Текст] / В.Н. Ачкасов, В.М.Антимиров, П.Р.Машевич, Ю.К.Фортинский // Вопросы атомной науки и техники. Сер.: Физика радиационного воздействия на радиоэлектронную аппаратуру. 2005. Вып. 3-4. С. 3-5.

17. Ачкасов, В.Н. Расчет тепловых эффектов радиационного происхождения конструкции ИЭТ [Текст] / В.Н.Ачкасов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005. - №1. -С.205 - 209.

18. Зольников, В.К. Моделирование процессов в конструкции микроэлектронных приборов после воздействия радиации [Текст] / В.К. Зольников, А.В.Ачкасов, И.П.Потапов, Д.Г.Хорюшин // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005.-№1.-С.135- 138.

19. Ачкасов, В.Н. Принципы построения архитектуры технических средств дизайн-центра проектировнаия универсальных и специализированных радиационно-стойких микросхем [Текст] / В.Н.Ачкачов // Вопросы атомной науки и техники. Серия 8. 2006. - Вып. 12. - С. 144- 146.

20. Ачкасов, В.Н. Моделирование термомеханических эффектов в конструкции микроэлектронных приборов после воздействия радиации [Текст] / В.Н. Ачкасов // Приводная техника - 2006 - №5, С. 24-27.

21. Ачкасов, В.Н. Технические средства дизайн центра проектирования универсальных и специализированных радиационно - стойких микросхем [Текст] / В.Н. Ачкасов, И.П. Потапов, A.B. Ачкасов// Приводная техника-2006-№4.-С. 52-55.

22. Зольников, B.K. Моделировнаие физических процессов в конструкции микроэлектронных приборов после воздействия радиации [Текст] / В.К.Зольников, В.НАчкасов, И.П.Потапов, Д.Г.Хорюшин // Вопросы атомной науки и техники. Серия 8. 2006. -Вып. 1-2. - С.58-62.

23. Зольников, В.К. Создание отечественной проектной среды разработки микроэлектронных систем [Текст] / В.К.Зольников, В.НАчкасов, П.Р.Машевич, И.П.Потапов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Вып.2. - №3. -С.9 -11.

24. Ачкасов, В.Н. Алгоритм определения стойкости микроэлектронных компонентов к специальным факторам в САПР ИЭТ [Текст] /В.НАчкасов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2006. Вып.2. - №3. -С.96 - 98.

25. Гуляев, Ю.В. Моделирование радиационных эффектов в транзисторе [Текст] / Ю.В. Гуляев, В.НАчкасов // Системы управления и информационные технологии. 2007. -№1(25).-С.29-34.

26. Ачкасов, В.Н. Метод оценки заряда, накопленного в полевом оксиде [Текст] /

B.НАчкасов // Системы управления и информационные технологии. 2007. - №1(25). -

C.34-37.

27. Ачкасов, В.Н. Автоматизация управления информационной инфраструктурой комплексной САПР» [Текст] / В.Н. Ачкасов, A.B. Стариков, А.В.Кузьмин // Программные продукты и системы - 2007 - №2. - С.35 - 37.

28. Антимиров, В.М. Разработка базового алгоритма подсистемы коррекции по геофизическим полям / В.М. Антимиров, В.Н Ачкасов // Программные продукты и системы - 2007 -№4.-С.37-38.

Монографии

29. Межов, В.Е. Автоматизация проектирования КМОП ИС с учетом радиации [Текст] / В.Е.Межов, А.Н. Зольникова, В.НАчкасов, В.П. Крюков - Воронеж: Изд-во Воронежский государственный университет, 2002. -178 с.

30. Ачкасов, В.Н. Разработка средств автоматизации проектирования специализированных микросхем для управляющих вычислительных комплексов двойного назначения [Текст] /'В.НАчкасов, В.М.Антимиров, В.Е.Межов, В.К.ЗольникоЬ - Воронеж: Изд-во Воронежский государственный университет, 2005. - 240 с.

31. Ачкасов, В.Н. Проектирование микроэлектронных компонентов космического назначения [Текст] / В.Н. Ачкасов- Воронеж: Воронежский государственный университет, 2005.-270 с.

32. Гуляев, Ю.В. Автоматизации проектирования специализированной микроэлементной базы для нового поколения систем управления двойного назначения [Текст] / Ю.В.Гуляев, В.Н. Ачкасов- Воронеж: Воронежский государственный университет, 2005,-319 с.

33. Ачкасов, В.Н. Разработка и применение информационных технологий в электронной промышленности [Текст] /В.Н Ачкасов, И.Я. Львович, Ю.К. Фортинский - Воронеж: Воронежский государственный университет, 2008,- 281 с.

Основные патенты и авторские свидетельства

34. A.c. №1790316, Способ изготовления структур больших интегральных КМОП схем [Текст] / В.НАчкасов, В.Р.Гитлин, С.Г.Кадменский. Заявл. 22.02.92; Опубл. 12.02.93, Бюл. №4.

35. A.c. №1616448, Способ изготовления КМДП - интегральных схем [Текст] / В.НАчкасов ; Заявл. 22.05.90; Опубл. 21.01.91, Бюл. №3.

36. A.c. №1515965, Способ изготовления структур КМОП-интегральных схем [Текст] / В.НАчкасов, Н.Я.Мещеряков; Заявл. 15.06.89; Опубл. 10.02.90, Бюл. №4.

37. A.c. №289950, Способ контроля ухода размеров топологических элементов интегральных схем [Текст] / В.НАчкасов; Заявл. 1.03.89; Опубл. 21.02.90, Бюл. №1.

38. A.c. №1319755, Способ изготовления больших интегральных схем с короткоканапьными

МДГ1 -транзисторами [Текст] / В.Н.Ачкасов, Н.Я.Мещеряков, С.А.Цыбин. Заявл. 15.06.89; Опубл. 21.01.90, Бюл. №3.

Статьи н материалы конференций

39. Ачкасов, В.Н. Конструктивно-технологический базис разработки радиационно-стойких ИС [Текст] / В.Н. Ачкасов // Влияние внешних воздействующих факторов на элементную базу аппаратуры авиационной и космической техники: Тр. I Междунар. практ. конф. Королев: Изд-во М. РАКА, 2002. С.67.

40. Ачкасов, В.Н. Алгоритм моделирования работы ИС в условиях воздействия внешних факторов в подсистеме САПР ИЭТ [Текст] / В.Н.Ачкасов // Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб. Вып.5. - М.: СПЭЛС-НИИП, 2002. - С. 109 -110.

41. Зольникова, А.Н. Расчет стойкости компонентов КМОП ИС к радиационному воздействию [Текст] / А.Н. Зольникова, В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Актуальные проблемы анализа и обеспечение надежности и качества приборов, устройств и систем: Сб. докл. науч.-техн. конф. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 2002. - С.234-235.

42. Зольникова, А.Н. Оценка стойкости и надежности ИС при воздействии гамма-излучения [Текст] / А.Н. Зольникова, В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // Актуальные проблемы анализа и обеспечение надежности и качества приборов, устройств и систем: Сб. докл. науч.-техн. конф. - Пенза: Изд-во Пенз. гос. техн. ун-та, 2002. - С.236-239.

43. Ачкасов, В.Н. Создание конструктивно-технологического базиса функционально полного комплекта СБИС двойного назначения Текст] / В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков // // Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб. Вып. 5. - М.: СПЭЛС-НИИП, 2002. - С.37-38.

44. Зольникова, А.Н. Математическая модель расчета изменения параметров ИС при воздействии дозы ИИ Текст] / А.Н. Зольникова, В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков //Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб. Вып.5. - М.: СПЭЛС-НИИП, 2002. - С.107 -108.

45. Ачкасов, В.Н Особенности графической подсистемы АРМ проектировщика КМОП БИС [Текст] / В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков, В.Е. Межов // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2002. - С.50-54.

46. Ачкасов, В.Н. Лингвистическое обеспечение АРМ проектировщика КМОП БИС [Текст] / В.Н. Ачкасов, В.П. Крюков, В.Е. Межов // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвуз. сб. науч. тр. - Воронеж: ВГТУ, 2002. - С.75-80.

47. Крюков, В.П. Моделирование изменения параметров-критериев годности при воздействии радиации [Текст] / В.П.Крюков, В.Н.Ачкасов, В.К.Зольников // Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. М., 2002. - С. 146.

48. Ачкасов, В.Н. Моделирование характеристик ИС приемки «5» [Текст] / В.Н. Ачкасов, В.К.Зольников // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Сб.науч.тр. -Воронеж: ВГЛТА, 2003. - С.155-159.

49. Ачкасов, В.Н. Методика проектирования радиационно-стойких ИС [Текст] / В.Н.Ачкасов, В.К.Зольников // Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб. - М.: СПЭЛС-НИИП, 2003. - С.38 -39.

50. Ачкасов, В.Н. Моделирование характеристик ИС приемки «5» [Текст] / В.Н.Ачкасов // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.8. -Воронеж: ВГЛТА, 2003. - С. 200-201.

51. Ачкасов, В.Н. Расчет норм микросхем для обеспечения заданной стойкости [Текст] / В.Н.Ачкасов // Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий: Тр. Междунар. науч.-техн. конф. М., 2003. - С.64.

52. Антимиров, В.Н. Автоматизация проектирования базового программного обеспечения

бортовых вычислительных комплексов систем управления нового поколения [Текст] / Антимиров В.Н., Ачкасов В.Н., Крюков В.П. //Труды всероссийской конференции "Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах. - Воронеж. Воронежский государственный технический университет. -2005. - С. 12-13.

53. Ачкасов, В.Н. Подсистема автоматизации проектирования радиационно-стойкой элементной базы и унифицированных модулей вычислительных комплексов бортовых систем управления. [Текст] / В.Н.Ачкасов, В.М.Антимиров, П.Р.Машевич, Ю.К.Фартинский // Труды всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы». -Воронеж. Воронежский государственный технический университет. - 2005. -С. 45-46.

54. Зольников, В.К. Задачи автоматизации проектирования современной радиационно-стойкой элементной базы [Текст] / В.КЗольников, А.В.Ачкасов // Труды всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» - Воронеж. Воронежский государственный технический университет. - 2005. -С. 61-62..

55. Антимиров, В.М., Дизайн центры автоматизации проектирования вычислительных комплексов двойного назначения [Текст] / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н., Машевич П.Р., Фортинский Ю.К..// Материалы международной научной конференции "Математические метод в технике "технологии-ММТТ-18. -Казань: Казанский государственный технологический университет. - 2005.-С. 34-35.

56. Машевич, П.Р. Задачи создания отечественной промышленной технологии автоматизации проектирования СБИС [Текст] / П.Р.Машевич, Ю.К.Фортинский, В.Н.Ачкасов // Материалы международной научной конференции "Кибернетика.21век». - Москва: -2005.-С. 45-46.

57. Ачкасов, В.Н. Повышение производительности элементной базы для бортовых вычислительных машин за счет специализации системы команд [Текст] / В.Н.Ачкасов В.П.Крюков, П.Р.Машевич, // Материалы международной научной конференции "Ки-бернетика..21век». - Москва: - 2005.-С. 46-47.

58. Ачкасов, В.Н. Средства автоматизации проектирования радиационно-стойкой элементной базы и унифицированных модулей вычислительных комплексов бортовых систем

' управления [Текст] / В.Н. Ачкасов, В.М. Антимиров. П.Р.Машевич // Материалы Российской конференции «Стойкость-2005». - Москва: МИФИ. - 2005.- С.251.

59. Ачкасов, В.Н. Проектирование радиационно-стойких БИС [Текст] / В.Н.Ачкасов, В.К.Зольников, Ю.К.Фортинский // Материалы Российской конференции «Стойкость-2005». - Москва: МИФИ. - 2005.- С.43-44.

60. Ачкасов, В.Н. Средства проектирования элементной базы с учетом радиации [Текст] / В.Н. Ачкасов // Материалы Всероссийской конференции «Информационные технологии». - Воронеж: Издательство «Научная книга». - 2005. - С. 152-153.

61. Ачкасов, В.Н. Задачи автоматизации проектирования современной радиационно-стойкой элементной базы [Текст] / В.Н.Ачкасов, А.В.Ачкасов, А.Н.Зольникова // Материалы Всероссийской конференции «Информационные технологии». - Воронеж: Издательство «Научная книга». - 2005. - С. 154-156.

62. Ачкасов, В.Н. Средства проектирования элементной базы с учетом радиации [Текст] / В.Н.Ачкасов // Материалы X Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий. - М: Издательство «Радио и связь». - 2005. Часть 1 - С.74 -75.

63. Ачкасов, В.Н. Технология создания современной элементной базы [Текст] / В.Н.Ачкасов // Материалы X Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий. - М: Издательство «Радио и связь». -2005. Часть 1 - С.75 -76.

64. Ачкасов, В.Н. Микроконтроллеры и цифровые сигнальные процессоры разработки Воронежского НИИ Электронной техники для применения в бортовой радиоэлектронной аппаратуре [Текст] / В.Н.Ачкасов, В.С.Горохов, В.П.Крюков // Тезисы докладов 4-ой

международной конференции «Авиация и космонавтика - 2005». - М: Издательство МАИ, 2005. С.36

65. Ачкасов, В.Н. Экономичный алгоритм оценка стойкости элементной базы к воздействию ионизирующих излучений [Текст] / В.Н.Ачкасов, A.B. Сакерский, В.М., А.А.Обухов // Материалы международной конференции «Высокие технологии энергосбережения». -Воронеж: Издательство ВГТУ, 2005. С.11-12.

66. Ачкасов, В.Н. Средства автоматизации проектирования радиационно-стойкой элементной базы для модулей бортовых систем управления [Текст] / Ачкасов В.Н.// Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления лесного комплекса: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.Х. - Воронеж: ВГЛТА, 2005.-С. 213-214.

67. Ачкасов, В.Н.Обоснование структуры АРМ проектирования базовых элементов микросхем двойного назначения /[Текст] В.Н.Ачкасов, П.Р.Машевич, Ю.К.Фортинский, В.Е.Межов // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления: Межвуз. сб. науч. тр. Вып.Х. - Воронеж: ВГЛТА, 2005. - С. 215-216.

68. Ачкасов, В.Н. Структура средств проектирования радиационно-стойкой элементной базы [Текст] / В.Н.Ачкасов В.Н. // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные технологии».- Воронеж: Издательство «Научная книга» - 2005. Вып.2. - С. 217-218.

69. Ачкасов, В.Н. Математические модели расчета тепловых эффектов, возникающих в конструкции ИЭТ при воздействии рентгеновского излучения [Текст] / В.Н.Ачкасов // Информационные технологии моделирования и управления. 2005. - № 2(20). - С. 197 - 204.

70. Анитимиров, В.М. Исследование вариантов резервирования мигистральных связей в вычислительной системе [Текст] / В.МАнитимиров, В.Н.Ачкасов, П.Р. Машевич // Информационные технологии моделирования и управления. 2005. - № 2(20). - С.238 - 243.

71. Зольников, В.К.Проблемы создания проектной среды разработки микроэлектронных систем [Текст] / В.К.Зольников, В.Е. Межов, П.Р.Машевич, В.Н.Ачкасов // Материалы международной научно-практической конференции «Наука и образование» - Воронеж, 2005.-С. 216-219.

72. Ачкасов, В.Н.Методика определения стойкости изделий микроэлектроники [Текст] / В.Н.Ачкасов // Труды всероссийской конференции «Новые технологии». - Воронеж. Воронежский государственный технический университет. - 2006. -С. 72-73.

73. Ачкасов, В.Н.Оценка стойкости элементной базы в процессе проектирования и производства [Текст] / В.Н.Ачкасов // Труды международной конференции «математические методы в технике и технологиях» Воронеж. Воронежская государственная технологическая академия. - 2006. Том 5. -С. 69-71

74. Ачкасов, В. Н. Разработка библиотечных элементов СБИС двойного назначения [Текст] / В.Н. Ачкасов // Материалы международной научно-практической конференции «Современные проблемы борьбы с преступностью. Радиотехнические науки». - Воронеж: Воронежский институт МВД. - 2006. Выпуск 1.-С.13.

75. Ачкасов, В.Н. Интеграция программных средств САПР [Текст] / В.Н.Ачкасов // Материалы X Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий. - М: Издательство «Радио и связь». - 2006. Часть 2 - С.34.

76. Ачкасов, В.Н. Состояние разработок элементной базы ФГУП НИИЭТ [Текст] / В.Н.Ачкасов // Материалы X Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий. - М: Издательство «Радио и связь». - 2006. Часть 2 - С.35.

77. Ачкасов, В.Н. Методы оценки стойкости элементной базы [Текст] / В.Н.Ачкасов // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные техно-

логии».- Воронеж: Издательство «Научная книга» - 2006. Вып.З. 4.2. - С. 189 - 192.

78. Ачкасов, В.Н. Интеграция программного обеспечения САПР [Текст] / В.Н.Ачкасов, П.Р.Машевич // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные технологии»,- Воронеж: Издательство «Научная книга» - 2006. Вып.З. 4.2.-С. 69-71.

79. Ачкасов, В.Н.Моделирование эффекта разогрева, возникающего в элементной базе при воздействии радиации [Текст] / В.Н.Ачкасов // Информационные технологии моделирования и управления. 2006. -№ 2(27). С. 180 - 187.

80. Ачкасов, В.Н. Оптимальный синтез программной среды систем автоматизации проектирования микросхем [Текст] / В.Н.Ачкасов, П.Р.Машевич// Труды международной конференции «математические методы в технике и технологиях» Воронеж. Воронежская государственная технологическая академия. - 2006.Том 2. -С. 29-31.

81. Ачкасов, В.Н. Библиотека элементов для проектирования радиационно-стойких изделий [Текст] / В.Н.Ачкасов, В.П.Крюков, И.П.Потапов// Материалы Российской конференции «Стойкость-2006»,-Москва: МИФИ. -2006,-С.123-124.

82. Ачкасов, В.Н. Процессы перераспределения тепла после воздействия импульса излучения [Текст] / В.Н.Ачкасов, И.П.Потапов// Материалы Российской конференции «Стойкость-2006». - Москва: МИФИ. - 2006.- С. 125-126.

83. Ачкасов, В.Н. Физические процессы радиационного воздействия в транзисторе [Текст] / В.Н. Ачкасов, Ю.В.Гуляев // Моделирование систем и процессов- Воронеж: Издательство воронежский госуниверситет - 2006. Вып.1. - С. 6 - 12.

84. Ачкасов, В.Н. Моделирование накопления заряда в полевом оксиде [Текст] / В.Н. Ачкасов // Моделирование систем и процессов- Воронеж: Издательство воронежский госуниверситет -2006.Вып.1. -С. 12-15.

85. Потапов, И.П. Моделирование статических радиационных эффектов в КМОП приборах [Текст] / И.П.Потапов, В.Н. Ачкасов, П.Р.Машевич // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные технологии».- Воронеж: Издательство «Научная книга» - 2006. Вып.З. 4.2. - С. 221 - 223.

86. Ачкасов, В.Н. Математическая модель накопления заряда в полевом окиде при радиационном воздействии [Текст] / В.Н.Ачкасов // Труды международной конференции «математические методы в технике и технологиях» Ярославль. Яровлавский технический университет. - 2007.Том X. -С. 13-14.

87. Зольникова А.Н. Проектирование радиационно стойкой элементной базы нового поколения / А.Н.Зольникова, В.НАчкасов// Труды всероссийской конференции "Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве». - Воронеж. ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет». - 2008. -С. 30-31.

88. Ачкасов, В.Н. Моделирование воздействия тяжелых заряженных частиц [Текст] / В.Н.Ачкасов, И.П.Потапов, К.И.Таперо // Материалы Российской конференции «Стой-кость-2008». - Москва: МИФИ. - 2008,- С. 122-123.

Просим Ваши отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписями, заверенными гербовой печатью, направлять по адресу: 394613, г.Воронеж, ул.Тимирязева, 8, ВГЛТА, ученому секретарю. Тел / Факс (0732)-53-72-40.

Ачкасов Владимир Николаевич

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ РАДИАЦИОННО СТОЙКОЙ МИКРОЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ ДЛЯ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВОЙНОГО НАЗНАЧЕНИЯ Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Подп. в печать 15.1.2009г. Формат 60*841/18. Обьем 2 п.л. Заказ № 980 Тираж 100 УОП ВГЛТА 394613, г. Воронеж, ул. Тимирязева, 8.

Введение.

1. Современное состояние средств автоматизированного проектирования микроэлементной базы для систем управления двойного назначения.

1.1. Направление развития бортовых вычислительных комплексов для систем управления двойного назначения.

1.2. Состояние и задачи развития микроэлементной базы для систем управления двойного назначения.

1.3. Анализ состояния средств проектирования элементной базы нового поколения бортовых вычислительных комплексов.

1.4. Задачи автоматизации проектирования современных радиационно-стойких микроэлектронных компонентов для управляющих вычислительных комплексов двойного назначения.

2. Обоснование структуры средств автоматизации проектирования радиационно-стойких КМОП, КНС БИС двойного назначения.

2.1. Методика автоматизации проектирования нового поколения элементной базы и вычислительных систем управления на ее основе.

2.2. Разработка базовых лингвистических средств дизайн центра.

2.3. Технология формирования и разработка единой информационной среды дизайн центра.

2.4 Обоснование архитектуры дизайн центра проектирования универсальной и специализированной радиационно - стойких микросхем для вычислительных комплексов систем управления.

2.5 Структура прикладных программных средств дизайн центра проектирования.

3. Оценка стойкости элементной базы и математическое обеспечение расчета тепловых и термомеханических эффектов.

3.1. Алгоритм оценки стойкости микроэлектронных компонентов к специальным факторам.

3.2. Комплексное решение задач моделирования тепловых, термомеханических эффектов при воздействии рентгеновского излучения.

3.2.1 Динамическая модель процессов, возникающих в конструкции микроэлектронного устройства при воздействии рентгеновского излучения.

3.2.2. Прогнозирование тепловых эффектов.

3.2.3 Прогнозирование термомеханических эффектов.

3.3. Методика расчета стойкости микроэлектронных устройств к воздействию рентгеновского излучения по тепловым и термомеханическим эффектам.

4. Моделирование переходных ионизационных эффектов в элементах КМОП микросхем.

4.1. Расчет мощности дозы импульсного рентгеновского, гамма- и нейтронного излучения.

4.2. Моделирование переходных процессов при воздействии импульсного излучения.

4.3 Средства схемотехнического моделирования базовых элементов КМОП БИС.

4.4. Схемотехническое моделирование базовых структур

БИС при импульсном радиационном воздействии.

5. Моделирование интегральных ионизационных эффектов в КМОП-изделиях в САПР сквозного проектирования.

5.1. Общая методология моделирования радиационно-индуцированного накопления заряда в диэлектрике МОП-транзистора с учетом влияния полевого оксида.

5.2. Моделирование накопления заряда в подзатворном диэлектрике транзистора.

5.3. Моделирование накопления заряда в диэлектрике паразитного транзистора, образованного полевым оксидом на периферии основного n-канального транзистора.

5.4. Влияние вносимых при облучении структурных повреждений на характеристики МОП-структур.

5.5. Моделирование статических видов радиации на схемотехническом и функционально-логическом уровнях.

6. Особенности реализации средств автоматизированного проектирования радиационно-стойкой микросхем.

6.1 Создание научной и промышленной базы автоматизации проектирования и производства специализированных СБИС двойного назначения и вычислительных комплексов на их основе.

6.2. Особенности построения системы автоматизации проектирования радиационно-стойких КМОП, КНС СБИС.

6.3. Интеграция проблемно-ориентированного программного обеспечения САПР.

6.4. Моделирование тепловых и термомеханических эффектов.

6.5. Моделирование ионизационной реакции от импульсного ионизирующего воздействия.

6.6. Моделирование статического ионизирующего воздействия.

6.7. Оценка эффективности разработанных средств.

6.8. Создание библиотеки базовых элементов.

6.9. Разработка ядра функционально полного комплекса БИС двойного назначения на КМОП приборах для цифровой обработки сигналов.

Актуальность темы. Разработка управляющих вычислительных комплексов (УВК) двойного назначения относится к приоритетному направлению технической политики нашего государства, так как они применяются в оборонной, научной, социальной и других жизненно-важных сферах деятельности. При этом особую роль играют бортовые комплексы, которые применяются для систем управления (СУ) авиационных и космических летательных аппаратов, атомных электростанций, ядерных реакторов, химических производств, так как они имеют стратегическое значение для национальной безопасности страны. Главной задачей на ближайшую перспективу является достижения научной, технической и технологической независимости от ведущих иностранных государств.

При этом ключевой задачей является обеспечение работоспособности СУ при воздействии ионизирующих излучений, электромагнитных полей, механических нагрузок в широком диапазоне температур. Данная задача может быть решена только с применением комплексных мероприятий по совершенствованию архитектуры вычислительных систем, разработки и производства широкой функционально-ориентированной номенклатуры высокоинтегрированных микросхем, создания научной и промышленной инфраструктуры разработки, создания и испытания вычислительных комплексов, модулей и микросхем.

Среди данных мероприятий задача разработки микросхем, стойких к радиационному воздействию является особенно важной. Ее решение требует, прежде всего, совершенствования проектной среды разработки элементной базы, позволяющей разрабатывать изделия, работающие в особо жёстких условиях: радиационных и электромагнитных воздействия, широкий диапазон температур, большие механические нагрузки и т.д. При этом основной технологией является КМОП-технология, которая обеспечивает уникальные интегральные показатели: широкий спектр функциональных возможностей, высокую производительность и быстродействие, низкую потребляемую мощность, простоту изготовления и др.

Одной из основных проблем является моделирование радиационных эффектов в процессе проектирования, которое в настоящее время требует существенной модернизации. Это обусловлено коренными преобразованиями ЭП, вследствие резкого уменьшения проектных норм, увеличения степени интеграции, созданием СБИС, включая СнК, совершенствованием традиционных и созданием новых технологий производства, что привело к усилению влияния физических процессов, в том числе и радиационного характера, степень проявления которых ранее, была пренебрежимо мала.

Следует отметить и то, что изменились условия радиационного и электромагнитного воздействия на УВК, а следовательно и на СБИС, вследствие совершенствования средств противодействия, изменение орбит полетов космических летательных аппаратов, связанное с планированием долгосрочных космических экспедиций, совершенствованием существующих и созданием новых ядерных энергетических установок. Кроме того, ужесточились требования по надежности и продолжительности функционирования аппаратуры в условиях ионизирующего излучения. Эти требования были отражены в новом комплексе государственных стандартов (КГС) «Климат-7», в котором скорректированы параметры «традиционных» видов излучения и введены новые.

Так как зарубежные средства моделирования радиационных эффектов являются самым оберегаемым секретом фирм-производителей и не продаются на мировом рынке, а известные программные комплексы, системы и подсистемы не обеспечивают моделирования всего комплекса радиационных воздействия в новых условиях для создания радиационно-стойких микросхем в области теории САПР были выдвинуты актуальные задачи, которые потребовали комплексного подхода к их решению, начиная от совершенствования физических моделей процессов и заканчиваю программной реализацией.

Диссертация выполнена по программам важнейших работ Министерства образования и науки по планам НИР и ОКР ФГУП «Научно-исследовательский институт электронной техники»: «Салон», «Форзац», «Разводчик», «Танк-5», «Трикута», «Истра-7» и др., а также в соответствии с межвузовской научнотехнической программой И.Т.601 «Перспективные информационные технологии в высшей школе» и научным направлением Воронежской государственной лесотехнической академии (ВГЛТА) «Разработка средств автоматизации управления и проектирования (в промышленности)», «Разработка математического обеспечения проектирования СБИС двойного назначения».

Цель работы состоит в создании комплекса методов, моделей, алгоритмов и программных средств проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ.

Для ее реализации необходимо решить следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния средств автоматизации проектирования, обеспечивающей моделирование радиационных эффектов, определить проблемы и направления их развития;

2. Сформулировать требования, целевые задачи, принципы построения и обосновать архитектуру технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

3. Обосновать выбор структуры проблемно-ориентированной программной платформы автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

4. Разработать математические модели и алгоритмы моделирования тепловых, термомеханических и деградационных процессов радиационного характера в КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

5. Обосновать технологию формирования и осуществить реализацию лингвистического и информационного обеспечения;

6. Провести программную реализацию разработанных средств и их интеграцию в единую программную среду проектирования КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения СУ;

7. С помощью разработанных средств разработать типовую библиотеку элементов КМОП СБИС, на основе которой создать радиационно-стойкие микросхемы, и таким образом, провести опытную эксплуатацию предложенных средств и оценить их экономическую эффективность.

Методика исследования. Для решения поставленных задач использованы: тёория вычислительных систем, автоматизации проектирования, оптимизации; аппарат вычислительной математики. А также теория построения программ; методы модульного, структурного и объектно-ориентированного программирования; имитационное, структурное, и параметрическое моделирование; вычислительные эксперименты.

На защиту выносятся следующие основные научные положения:

- принципы построения, архитектура технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения;

- математические модели расчета динамических полей температур и механических напряжений при радиационном воздействии и после него;

- математические модели ионизационного тока в р-п перехода в МОП — структурах и переходных процессов в типовых элементах микросхем при воздействии импульсного ионизирующего излучения;

- математические модели деградации электропараметров типовых элементов изделий вследствие воздействия статического ионизирующего воздействия;

- математические модели базовых элементов;

- методика сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными и особенности реализации лингвистических и информационных средств в рамках единого информационного пространства,

Научная новизна. В результате проведенного исследования получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

- принципы построения, архитектура технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения для нового поколения систем управления двойного назначения, обеспечивших унификацию технического, математического и программного обеспечения и заложивших основу создания единого информационного пространства сети дизайн-центров проектирования микросхем, блоков, модулей, вычислительных комплексов;

- математические модели расчета динамических полей температур и механических напряжений при радиационном воздействии и после него, отличающиеся учетом особенностей современной конструкции, технологии изготовления для различных амплитудно-временных и спектрально-энергетических характеристик воздействия;

- математические модели ионизационного тока в р-п перехода в МОП -структурах и переходных процессов в типовых элементах микросхем при воздействии импульсного ИИ, отличающаяся учетом особенностей субмикронных технологий, температурного режима, спектрально-энергетических и амплитудно-временных характеристик радиационного воздействия в соответствии с требованиями КГС «Климат-7»;

- математические модели деградации электропараметров типовых элементов изделий вследствие воздействия статического ИИ, отличающиеся учетом микродозиметрических радиационных эффектов, характерных для субмикронных технологий, связанных с особенностями накопления заряда в элементах конструкции в соответствии с требованиями комплекса государственных стандартов «Климат-7»;

- математические модели базовых элементов, которые отличаются описанием радиационных процессов, происходящих в МОП-структурах при воздействии импульсного и статического ИИ с учетом субмикронных технологий и требований КГС «Климат-7» на всех иерархических уровнях проектирования;

- методика сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными и особенности реализации лингвистических и информационных средств в рамках единого информационного пространства, соответствующих базовым принципам современных информационных технологий.

Практическая значимость и результаты внедрения. На основе предложенных решений созданы и внедрены программные средства комплексного проектирования КМОП СБИС двойного назначения в ФГУП НИИЭТ (г.Воронеж), ОАО «Ангстрем» (г.Зеленоград), реализованные на единой методологической платформе и позволяющие распространить их на предприятиях аналогичного профиля. Анализ результатов внедрения показал высокую эффективность разработанных средств.

Предложенные средства проектирования радиационно-стойких изделий использовались при создании типовой библиотеки элементов радиационно-стойких СБИС, что позволило спроектировать более 500 типовых элементов, благодаря чему была созданы СБИС серий 1867, 1830, 1874.

Разработаны и внедрены обучающие программно-аппаратные комплексы, которые эффективно используются для проведения лабораторных работ, курсового и дипломного проектирования, подготовки аспирантов, соискателей, а также для непрерывной переподготовки специалистов в Воронежском государственном техническом университете (ВГТУ) на кафедре САПР.

Предложенные решения носят универсальный характер и могут использоваться при создании подобных систем в ЭП.

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуждались на: коллегиях ряда Министерств РФ, на совещаниях департамента ЭП, семинарах ведущих предприятий по разработке элементной базы моделей и блоков.

Автор выступал с докладами на: международных конференциях: «Системные проблемы качества, математического моделирования и информационных технологий» (Сочи 2002, 2003, 2005, 2006); «Влияние внешних воздействующих факторов на элементную базу аппаратуры авиационной и космической техники» (Королев 2002, 2003); "Кибернети-ка.21век» (.Москва 2005); "Математические методы в технике и технологии» (Казань 2005, Воронеж 2006, Ярославль,2007); «Авиация и космонавтика» (Москва 2005); «Высокие технологии энергосбережения» (Воронеж 2005); «Наука и образование» (Воронеж 2005); «Современные проблемы борьбы с преступностью. Радиотехнические науки» (Воронеж 2006); российских конференциях: "Радиационная стойкость электронных систем" (Москва 2002, 2003, 2005, 2006); .«Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж 2005); «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж 2005); «Информационные технологии» (Воронеж 2005); «Новые технологии» (Воронеж 2006); «Стойкость» (Москва 2005, 2006, 2008); «Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве» (Воронеж 2008).

Публикации результатов работы. По теме диссертации опубликовано 88 печатные работы, включая 28 работ, опубликованных в журналах определенных ВАК, 5 монографий и 5 авторских свидетельств общим объемом 1622 с (лично автором выполнено 597с).

Двадцать шесть публикаций выполнены без соавторов, личный вклад автора в работах, опубликованных в соавторстве заключается в определении целей и задач работы, разработке моделей и алгоритмов, в выполнении научно-технических исследований и анализе их результатов, в разработке основных элементов ее внедрения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, списка использованных источников. Материал диссертации изложен на 334 страницах.

Выводы

1. Создана промышленная и научная инфраструктура разработки, производства и испытания специализированной элементной базы. В результате проведения данных работ существенно развиты аппарат математического моделирования и систем автоматизации проектирования, которое заключалось в предложенных оригинальных методах, моделях и алгоритмах.

2. Разработаны средства проектирования специализированных БИС двойного назначения, отличающиеся учетом радиационного воздействия и проводящие моделирование с большей адекватностью и меньшими затратами времени на моделирование.

3. Разработана библиотека базовых элементов, отличающаяся учетом конструктивно-технологический особенностей, режимов эксплуатации, радиационного воздействия

4. Разработано ядро функционально-полного комплекта СБИС двойного назначения, на основе специализированных средств проектирования и проведена экспериментальная проверка адекватности и эффективности моделирования.

Заключение

1. Проведён анализ современного состояния средств автоматизации проектирования, определены проблемы и направления их развития;

2. Обоснованы требования, целевые задачи, принципы построения, архитектура технических средств автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС, обеспечивших унификацию технических, математических и программных средств и заложивших основу создания единого информационного пространства сети ДЦ и КМ;

3. Обоснован выбор структуры проблемно-ориентированной программной платформы автоматизации проектирования специализированных КМОП СБИС двойного назначения типового ДЦ;

4. Разработаны математические модели и алгоритмы моделирования тепловых и термомеханических радиационных физических процессов в элементах конструкции СБИС;

5. Предложены математические модели расчета динамических полей температур и механических напряжений при радиационном воздействии и после него, отличающиеся учетом особенностей современной конструкции, технологии изготовления для различных амплитудно-временных и спектрально-энергетических характеристик воздействия;

6. Разработаны математические модели переходных процессов при воздействии импульсного ионизирующего излучения, отличающаяся учетом особенностей субмикронных технологий, температуры и парметров радиационного воздействия:

7. Предложены математические модели деградации электропараметров типовых элементов изделий вследствие воздействия статического ионизирующего воздействия, отличающиеся учетом микродозиметрических радиационных эффектов в соответствии с требованиями комплекса государственных стандартов «Климат-7»;

8. Разработаны математические модели базовых элементов, которые отличаются описанием радиационных процессов, происходящих в МОПструктурах при воздействии импульсного и статического ионизирующего излучения с учетом субмикронных технологий и требований КГС «Климат-7» на всех иерархических уровнях проектирования;

9. Предложены методика сбора, обработки, хранения, представления и обмена данными и особенности реализации лингвистических и информационных средств в рамках единого информационного пространства ДЦ;

Ю.Проведена программная реализация разработанных средств и создана единая программная среда проектирования КМОП СБИС двойного назначения типового ДЦ;

11 .Предложены методика и особенности развития научной и промышленной базы автоматизации проектирования специализированных СБИС двойного назначения;

12.Разработано методическое обеспечение, средств комплексной автоматизации проектирования.

13.С помощью разработанных средств создана библиотека типовых элементов специализированных КМОП СБИС, на основе которой проектируются ра-диационно-стойкие микросхемы. В результате создана широкая номенклатура изделий и, таким образом, проведена опытная эксплуатация предложенных средств и оценена экономическую эффективность.

1. Немудров, В. Системы-на-кристалле. Проектирование и развитие Текст. / В. Немудров., Г.Мартин — Москва: Техносфера, 2004. — 216с.

2. Иванов, Е.И. Стандартные микропроцессоры и микроконтроллнры Текст. / Иванов Е.И. // Электронные компонентыи 2000г. — N2. — С. 5.3. 16-разрядные микроконтроллеры PHILIPS, PANASONIC, OKI, Tl. Текст. // Chip News 2000г. - N7. - С. 16-20.

3. Ачкасов, В.Н. Задачи автоматизации проектирования современной радиацион-но-стойкой элементной базы Текст. / В.Н.Ачкасов, А.В.Ачкасов,

4. A.Н.Зольникова // Материалы Всероссийской конференции «Информационные технологии». Воронеж: Издательство «Научная книга». — 2005. - С.154-156.

5. IEEE Spectrum. 1998. - v.35. - N9. - Р.39.

6. Новые DSP новый рывок в производительности. Chip News, N10, 2000г. Текст. // Chip News - 2000г. - N10. - С.21-25.

7. Зыков, В.М. Моделирование и экспериментальные исследования долговременных изменений параметров кремниевых структур при ионизирующем воздействии. Текст. /В.М.Зыков // Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Томск, 2002.

8. Ачкасов A.B. Автоматизация проектирования комплементарных микросхем с учетом статических видов радиации Текст.: монография / A.B. Ачкасов,

9. B.К.Зольников, К.И.Таперо Воронеж: Воронеж, гос. ун-т, 2006.- 165 с.

10. Машевич, П.Р. Инструментальные средства автоматизации проектирования дизайн центра Текст.: монография / П.Р. Машевич, В.К. Зольников; ВГУ.-Воронеж, 2006.- 284с.

11. Межов, B.E. Программная среда событийного ускорителя логического моделирования Текст. / В.Е.Межов, Н.А.Кононыхина // Методы искусственного интеллекта в САПР: Тез. докл. Всесоюзной школы-семинара молодых ученых. -.Гурзуф, 1990. -С. 64-67.

12. Ачкасов, В.Н. Методика проектирования радиационно-стойких ИС Текст. / В.Н.Ачкасов, В.К.Зольников // Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб. М.: СПЭЛС-НИИП, 2003. - С.38 -39.

13. Межов, В.Е., Проектирование САПР и АРМ изделий электронной и вычислительной техники : Учеб. пособие. Текст. / В.Е. Межов, В.М. Питолин, В.В.Плотников В.Н. Харин Воронеж: Воронеж, политехи, тн-т, 1989. -101 с.

14. Дыбой, В.А. Автоматизация функционально-логического проектирования микроэлектронных устройств и аппаратуры на мини-ЭВМ :Учеб. Пособие Текст. / В.А. Дыбой, В.Е. Межов, А.А.Рындин -Воронеж: Воронеж, политехи, ин-т. 1990. -78с.

15. Толстых, Б.Л. Унифицированные интерактивные средства проектирования изделий электронной техники Текст. / Б.Л.Толстых, И.Л.Талов, В.Н.Харин, В.Е.Межов -М.: Радио и связь, 1984. -136с.

16. Данилюк, С.Г. Автоматизация поиска неисправностей на основе вероятностно-лингвистического метода диагностирования Текст. / С.Г.Данилюк, В.И. Зютин // Информационные технологии в проектировании и производстве -1996 №3- 4 С59-64.

17. Зизин, Г.В. Подсистема ускоренной верификации тестов Текст. / Г.В. Зизин, В.Е.Межов // Интеллектуальные информационные системы: Тез. докл. науч.-техн. конф. Воронеж: ВГТУ, 1999. - С.45-47

18. Люлькин, А.Е. Структурный метод построения тестовых последовательностей для К-МОП интегральных схем Текст. / А.Е.Люлькин // Микроэлектроника -1995- т.24.- №2- С.150-155

19. Исследование и разработка методов и алгоритмов автоматизированной генерации тестов проверки ТЭЗ'зов Текст. / Отчет по НИР «Турнир» // ФГУП НИИ-ЭТ. У11759,- Воронеж, 2007.

20. Исследование и разработка алгоритмов и экспериментальных программ для специализированного процессора моделирования Текст. / Научно технический отчет по НИР ТРОПИК // ФГУП НИИЭТ - 2007г. - У42917.

21. Казначеев, В.И. Диагностика неисправностей цифровых автоматов Текст. /

22. B.И.Казначеев//Москва., "Советскоерадио" 1975 г.

23. Киносита, К. Логическое проектирование СБИС Текст. / К.Киносита, К.Асада, О.Карасу М; Мир. 2003 г. - 309 с.

24. Киркленд, Т. Программные средства тестируемости и автоматическая генерация тестов для СБИС Текст. / Т. Киркленд, И.В.Флорес // Электроника 1996г. - №51. C.34-38.

25. Комплекс средств автоматизированного проектирования специализированных ИС.// Электроника. 1996 - №12 С. 85 -88.

26. Кондратьев, В.В. Автоматизация контроля цифровых функциональных модулей Текст. / В.В.Кондратьев Б.Н.Махалин М.; Радио и связь. 1990. - 156с.

27. Разработка библиотеки элементов Текст. / Отчет по НИР «Трикута-2Р» // ФГУП НИЭТ 2006 - 111с.

28. Аврашков, П.П. Входной язык и принципы организации транслятора системы САПРИС 11 Текст. / П.П. Аврашков, Ю.И.Беляков, Ю.Б.Егоров // Электронная техника. Сер.З. Микроэлектроника. -1996.-Вып.4 (76), -С.30-37.

29. Рындин, A.A. Универсальная информационная среда проектирования для создания интегрированных САПР БИС Текст. / А.А.Рындин, А.В.Межов // Вопросы радиоэлектроники. Серия ЭВТ. -1994. -Вып. 2. -С. 51-56.

30. Ачкасов, В.Н. Особенности графической подсистемы АРМ проектировщика КМОП БИС Текст. / В.Н.Ачкасов, В.П.Крюков, В.Е. Межов // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. - С.50-54.

31. Ачкасов, В.Н. Лингвистическое обеспечения АРМ проектировщика КМОП БИС Текст. / В.Н.Ачкасов, ВЛКрюков, В.Е. Межов // Оптимизация и моделирование в автоматизированных системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2002. - С.75-80.

32. Крон, Г. Исследование сложных систем по частям — диакоптика Текст. / Г.Крон // М.: Наука 1972. -542с.

33. Величко, C.B. Методика формирования единой информационной среды распределенной обработки данных в системе управления Текст. / C.B. Величко // Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Технические науки 2004.- №3.- С. 61-64.

34. Антимиров, В.М. Бортовые подсистемы инерциального управления и спутниковой навигации с автономными вычислителями Текст. / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н.// Авиакосмическое приборостроение. 2005. №6. - С.20 - 22.

35. Антимиров, В.М. Вопросы построения адаптивных бортовых управляющих вычислительных комплексов Текст. / Антимиров В.М. Ачкасов В.Н.// Системы управления и информационные технологии. 2005. №4(21). - С.5 - 8.

36. Антимиров, В.М. Развитие управляющих вычислительных комплексов двойного назначения Текст. / В.М. Антимиров В.Н.Ачкасов, П.Р.Машевич, Ю.К.Фортинский// Приводная техника. 2005. №3(55). - С.56 - 61.

37. Антимиров, В.М. Особенности реализации подсистемы обработки геофизических полей и оптической навигации, как автономных вычислительных модулей Текст. / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н.// Полет. 2005. №6. - С.55 - 60.

38. Антимиров, В.М. Разработка базового алгоритма подсистемы коррекции погеофизическим полям Текст. / В.М. Антимиров, В.H Ачкасов // Программные продукты и системы 2007 - №4. - С.37 - 38.

39. Межов, В.Е. Система проектирования биполярных радиационно-стойких ИМС Текст. / В.Е.Межов, В.К.Зольников, ДЕ.Соловей и др. Воронеж: ВГЛТА, 1998. - 258с.

40. Черпаков, Б.И. Компьютерно-интегрированные производства и CALS-технологии в машиностроении. Текст. / Б.И. Черпаков. М.: ГУП «ВИМИ», 1999. 512с.

41. Норенков, И.П. Введение в автоматизированное проектирование технических устройств и систем Текст. / И.П. Норенков М.: Высшая школа. 1986.

42. NATO CALS Handbook. Ver. 2, June 2000.

43. ГОСТ 18298-79. Термины и определения.53. ГОСТ РИСО 9000-2001.

44. Величко, C.B. Формирование базы данных ведения законодательства в региональной системе управления природопользованием Текст. /C.B. Величко // Вестник Донского гос. техн. ун-та.- 2004.- № 3.- С. 21-28.

45. Aitcen, Robert С. Modeling the unmolable: Algorithmic fault diagnostic Текст. / Robert C. Aitcen // IEEE Des. Fnd Test Comput, -997 -14,№3-C.98-103.

46. Ачкасов, В.Н. Подсистема автоматизации проектирования радиационно-стойкой элементной базы и унифицированных модулей вычислительных комплексов бортовых систем управления. Текст. / В.Н.Ачкасов, В.М.Антимиров,

47. П.Р.Машевич, Ю.К.Фартинский // Труды всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы». Воронеж. Воронежский государственный технический университет. - 2005. -С. 45-46.

48. Braynt R.E. A switch level model and simulator for MOS digital system Текст. // IEEE Trans. Comput. vol. C-33, pp.160 - 177. feb. 1984

49. Ачкасов, В.Н. Автоматизация управления информационной инфраструктурой комплексной САПР Текст. / В.Н. Ачкасов, A.B. Стариков, А.В.Кузьмин // Программные продукты и системы 2007 - №2. - С.35 - 37.

50. Гуляев, Ю.В. Автоматизации проектирования специализированной микроэлементной базы для нового поколения систем управления двойного назначения Текст. / Ю.В.Гуляев, В.Н. Ачкасов.- Воронеж: Воронежский государственный университет, 2005.- 319 с.

51. Ачкасов, В.Н. Разработка и применение информационных технологий в электронной промышленности Текст. /В.Н Ачкасов, И.Я. Львович, Ю.К. Фортин-ский Воронеж: Воронежский государственный университет, 2008.- 281 с.

52. Межов, В.Е. Автоматизация проектирования КМОП ИС с учетом радиации Текст. / В.Е. Межов, А.Н.Зольникова, В.Н.Ачкасов, В.П.Крюков Воронеж: Воронежский гос. университет, 2002. -178с.

53. Ачкасов, В.Н. Создание конструктивно-технологического базиса функционально полного комплекта СБИС двойного назначения Текст. / В.Н.Ачкасов,

54. В.П.Крюков // Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб., Вып. 5.-М.: СПЭЛС-НИИП, 2002. С.37-38.

55. Анитимиров, В.М. Исследование вариантов резервирования мигистральных связей в вычислительной системе Текст. / В.М.Анитимиров, В.Н.Ачкасов, П.Р. Машевич // Информационные технологии моделирования и управления. 2005. -№ 2(20).-С.238-243.

56. Чумаков, А.И. Действие космической радиации на интегральные схемы Текст. / А.И.Чумаков М.: Радио и связь, 2004.

57. The Radiation Design Handbook. European Space Agency. ESTEC, Noordwijk, the Nederlands, 1993.

58. Archive of Radiation Effects Текст. // IEEE NSREC Short Course Notebooks from 1980-1998.

59. Gordon, G. Geostationary communications satellites Текст. // Practical Considérations in Applying Electronics to Space Systems. ШЕЕ NSREC Short Course. 1993. P. 1-1 -1-52.

60. Ачкасов, В.Н. Алгоритм определения стойкости микроэлектронных компонентов к специальным факторам в САПР ИЭТ Текст. / В.Н.Ачкасов // Системы автоматизации проектирования. 2006. Вып.2. №3. -С.96 - 98.

61. Ачкасов, В.Н. Методика определения стойкости изделий микроэлектроники Текст. / В.Н.Ачкасов // Труды всероссийской конференции «Новые технологии». Воронеж. Воронежский государственный технический университет. - 2006. -С. 72-73.

62. Ачкасов, В.Н. Методы оценки стойкости элементной базы Текст. / В.Н.Ачкасов // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные технологии».- Воронеж: Издательство «Научная книга» 2006. Вып.З. 4.2. - С. 189 - 192.

63. Ачкасов, В.Н. Расчет тепловых эффектов радиационного происхождения конструкции ИЭТ Текст. / В.Н.Ачкасов // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2005. №1. -С.205 - 209.

64. Ачкасов, В.Н. Математические модели расчета тепловых эффектов, возникающих в конструкции ИЭТ при воздействии рентгеновского излучения Текст. /

65. В.Н.Ачкасов // Информационные технологии моделирования и управления. 2005. № 2(20). - С. 197 - 204.

66. Штольц, В. Дозиметрия ионизирующего излучения: Текст. / В.Штольц, Р.Бернхардт // Пер. с нем. Рига: Зинатне, 1982. - 142 с.

67. Иванов, В.И. Курс дозиметрии Текст. / В.И.Иванов. М.: Энергиоздат, 1988. - 400с.

68. Зольников, В.К. Модель перераспределения температуры в структуре ИМС при воздействии излучения с большой степенью поглощения Текст. / В.К.Зольников, Н.Н.Афонин, О.Н.Мануковский // Вопросы радиоэлектроники. Сер. ТПО. 1991. Вып. 1, С. 51-55.

69. Зольников, В.К. Модель перераспределения температуры в структуре ИМС при воздействии рентгеновского излучения Текст. / В.К.Зольников // Оптимизация и моделирование технологических процессов: Сб. науч. трудов. — Воронеж: ВГЛТА, 1998. С. 46-50.

70. Самарский, A.A. Теория разностных схем Текст.: Учеб. пособие для вузов /

71. A.А.Самарский. М.: Наука, 1989. - 614 с.

72. Зольников, В.К. Исследование нелинейных процессов в полупроводниковых структурах в импульсных полях гамма-излучения большой мощности Текст. /

73. B.К.Зольников // Оптимизация и моделирование технологических процессов: Сб. науч. трудов. Воронеж: ВГЛТА, 1998. - С. 33-35.

74. Александров, A.B. Сопротивление материалов Текст.: Учебник для вузов / А.В.Александров, В.Д.Потапов, Б.П.Державин; Под ред. А.В.Александрова -М.: Высш. школа, 2003. 560 с.

75. Ландау, Л.Д. Теоретическая физика Текст.: В 10 т.: Учеб. Пособие для студентов физ. спец. ун-тов / Л.Д.Ландау, Е.М.Лифшиц; Под ред. Л.П.Питаевского -М.: Физматлит. Т.7: Теория упругости - 2001. - 264 с.

76. Никишин, B.C. Статические контактные задачи для многослойных упругих тел Текст. / В.С.Никишин / Механика контактных взаимодействий. М.: Физматлит, 2001.-С. 30-54.

77. Самарский, A.A. Методы решения сеточных уравнений Текст.: Учеб. пособиедля вузов / А.А.Самарский, Е.С.Николаев. М.: Наука, 1978. - 591 с.

78. Подстригая, Я.С. Термоупругость тел неоднородной структуры Текст. / Я.С.Подстригач, В.А.Ломакин, Ю.М.Коляно. М.: Наука, главная редакция физико-математической литературы, 1984. - 368 с.

79. Климов, В.И. Задача термоупругости и методы ее решения Текст.: Учебное пособие / В.И.Климов. М.: Изд-во московского авиац. ин-та, 1977. - 44 с.

80. Абовский, Н.П. Численные методы в теории упругости и теории оболочек Текст. / Н.П.Абовский, Н.П.Андреев, А.П.Деруга и др.— Красноярск: Изд-во краен, ун-та, 1986. 384 с.

81. Коренев, Б.Г. Вопросы теплопроводности и термоупругости Текст.: Учебное пособие / Б.Г.Коренев, М.Г.Ванюшенков, И.И.Демин М.: МИСИ, 1984. - 100с.

82. Никишин, B.C. Статические контактные задачи для многослойных упругих тел Текст. / В.С.Никишин / Механика контактных взаимодействий. М.: Физмат-лит, 2001.-С. 30-54.

83. Коваленко, А.Д. Термоупругость Текст.: Учебное пособие / А.Д.Коваленко. -Киев: Вища школа, 1975. 216 с.

84. Ачкасов, В.Н.Моделирование эффекта разогрева, возникающего в элементной базе при воздействии радиации Текст. / В.Н.Ачкасов // Информационные технологии моделирования и управления. 2006. № 2(27). С. 180 - 187.

85. Никифоров, А.Ю. Радиационные эффекты в КМОП ИС Текст. / А.Ю.Никифоров, В.А.Телец, А.И. Чумаков А.И. М.: Радио и связь, 1994.

86. ГОСТ 25645.106-84. Пояса Земли радиационные естественные. Термины и определения. Госкомитет СССР по стандартам, 1984.

87. ГОСТ 25645.150-90. Лучи космические галактические. Модель изменения потоков частиц. Госкомитет СССР по стандартам, 1991.

88. Barth, J. Applying Modeling Space Radiation Environments Текст. // Applying Computer Simulation Tools to Radiation Effects Problems. IEEE NSREC Short Course. 1997.

89. ГОСТ 25645.104-84. Лучи космические. Термины и определения. Госкомитет СССР по стандартам, 1984.

90. Действие проникающей радиации на изделия электронной техники Текст. / Под ред. Е.А. Ладыгина. М.: Сов. радио, 1980.

91. Ладыгин, Е.А. Радиационная технология твердотельных электронных приборов Текст. / Е.А. Ладыгин М.: ЦНИИ «Электроника», 1976.

92. Агаханян, Т.М. Радиационные эффекты в интегральных микросхемах Текст. / Под ред. Т.М.Агаханяна. М.:Энергоатомиздат, 1989. - 256 с.

93. Ачкасов, В.Н. Проектирование микроэлектронных компонентов космического назначения: монография Текст. /В.Н. Ачкасов.- Воронеж : Воронежский государственный университет, 2005.- 301с.

94. Скобцев, Ю.А. Система логического моделирования и генерации тестов АСМИД -П. Текст. / Ю.А. Скобцев, В.Ю. Скобцев // Управляющие системы и машины. -1996- №1-2 -С.39-45

95. Ачкасов, В.Н. Средства проектирования элементной базы с учетом радиации Текст. / В.Н. Ачкасов // Материалы Всероссийской конференции «Информационные технологии». Воронеж: Издательство «Научная книга». - 2005. - С.152-153.

96. Ачкасов, В.Н. Экономичный алгоритм оценка стойкости элементной базы к воздействию ионизирующих излучений Текст. / В.Н.Ачкасов, А.В. Сакерский, В.М.,

97. A.А.Обухов // Материалы международной конференции «Высокие технологии энергосбережения». -Воронеж: Издательство ВГТУ, 2005. С.11-12.

98. Ачкасов, В.Н. Алгоритм моделирования работы ИС в условиях воздействия внешних факторов в подсистеме САПР ИЭТ Текст. / В.Н.Ачкасов // Радиационная стойкость электронных систем: Науч.-техн. сб. Вып.5. М.: СПЭЛС-НИИП, 2002. - С.109 - 110.

99. Ачкасов, В.Н. Проектирование радиационно-стойких БИС Текст. / В.НАчкасов,

100. B.К.Зольников, Ю.К.Фортинский // Материалы Российской конференции «Стой-косгь-2005». Москва: МИФИ. - 2005.- С.43-44.

101. Самьюэл, Уэбер. Поиск эффективной стратегии интеграции инструментальных средств проектирования Текст. / Уэбер Самьюэл // Электроника. 12 13. 1990 г. с. 135-137.

102. Хоуорд, Д.К. Диалоговое логическое моделирование сложных СБИС с помощью специализированного компьютера Текст. / Д.К. Хоуорд, Р.Н.Малм, Л.М. Уоррен // Электроника. 1983 г. 25-26 с.43 -46.

103. Межов, В.Е. Некоторые особенности реализации пакета программ иерархического моделирования Текст. / В.Е.Межов, И.Е.Медведкова // Методы искусственного интелекта в САПР: Тез. докл. Всесоюзной школы-семинара молодых ученых. Гурзуф, 1990. -С. 74-77.

104. Ачкасов, В.Н. Физические процессы радиационного воздействия в транзисторе Текст. / В.Н. Ачкасов, Ю.В.Гуляев // Моделирование систем и процессов- Воронеж: Издательство воронежский госуниверситет 2006. Вып.1. - С. 6 - 12.

105. Brown, D.B., Saks N.S. Time-Dependence of Radiation-Induced Interface Trap Formation in Metal-Oside-Semiconductor Devises as a Function of Oxide Thickness and Applied Field // J. Appl. Phys. 1991. Vol. 70, N 7. P. 3734-3747.

106. Schwank, J.R., Fleetwood D.M., Winokur P.S. et al. The Role of Hydrogen in Radiation-Induced Defect Formation in Polysilicon Gate MOS Devices // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1987. Vol. 34, N6. P. 1152-1158.

107. Устюжанинов, В.Н. Радиационные эффекты в биполярных микросхемах. Текст. / В.Н. Устюжанинов, А.З. Чипиженко -М.: Радио и связь, 1988. 288 с.

108. Коршунов, Ф.П. Радиационные эффекты в полупроводниковых приборах. Текст. / Ф.П. Коршунов, Г.В. Гатальский, Г.М. Иванов // Минск. Наука и техника, 1978. - 232 с.

109. Rashkeev, S.N., Fleetwood D.M., Schrimpf R.D., Pantelides S.T. Defect Generation by Hydrogen at the Si-Si02 Interface // Phys. Rev. Lett. 2001. Vol. 87, N 16. 165506/1-4.

110. Rashkeev, S.N., Fleetwood D.M., Schrimpf R.D., Pantelides S.T. Proton-Induced Defect Generation at the Si-Si02 Interface // IEEE Trans. Nucl. Sci. 2001. Vol. 48, N 6. P. 2086-2092.

111. Boesch, H.E. Jr. Interface-State Generation in Thick Si02 Layers // Ibid. 1982. Vol. 29, N6. P. 1446-1451.

112. Машевич, П.Р. Инструментальные средства автоматизации проектирования изделий микроэлектроники дизайн-центра Текст. / П.Р.Машевич,

113. В.К.Зольников, К.И. Таперо Воронеж: Воронежский государственный университет, 2006

114. Васин, C.B. Физико-химические процессы в МОП-структурах, облученных альфа- и бета-частицами. Текст. / Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук. 1999.

115. Ning, Т.Н. Capture Cross Section and Trap Concentration of Holes in Silicon Dioxide // J. Appl. Phys. 1976. Vol. 47,N2.P. 1079-1081.

116. Johnson, W.C. Mechanism of Charge Buildup in MOS Insulators // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1975. Vol. 22, N 6. P. 2144-2150.

117. Warren, W.L., Shaneyfelt M.R., Fleetwood D.M. et al. Microscopic Nature of Border Traps in MOS Devices // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1994. Vol. 41, N 6. P. 1817-1827.

118. McWhorter, P.J., Miller S.L., Miller W.M. Modeling the Anneal of Radiation-Induced Trapped Holes in a Varying Thermal Environment // IEEE Trans. Nucl. Sei. 1990. Vol. 37, N 6. P. 1682-1689.

119. Хорюшин, Д.Г. Моделирование эффекта разогрева, возникающего в элементной базе при воздействии радиации Текст. / Д.Г.Хорюшин, А.В.Ачкасов // Информационные технологии моделирования и управления. 2006. — № 1(26). — С. 110 112.

120. Антимиров, В.М. Современные вычислительные комплексы для бортовых систем управления Текст. / Антимиров В.М., Ачкасов В.Н., Машевич П.Р. // Полет. 2005. №8. - С.23 - 26.

121. Зольников, В.К. Создание отечественной проектной среды разработки микроэлектронных систем Текст. / В.К.Зольников, В.Н.Ачкасов, П.Р.Машевич, И.П.Потапов //

122. Вестник ВГТУ. Системы автоматизации проектирования. 2006. Вып.2. №3. -С.9 -11.

123. Ачкасов, В.Н. Технические средства дизайн центра проектирования универсальных и специализированных радиационно стойких микросхем Текст. / В.Н. Ачкасов, И.П. Потапов, A.B. Ачкасов // Приводная техника - №4. - с. 52-55.

124. Ачкасов, В.Н. Интеграция программных средств САПР Текст. / В.Н.Ачкасов // Материалы X Международной конференции «Системные проблемы надёжности, качества, информационных и электронных технологий. М: Издательство «Радио и связь». - 2006. Часть 2 - С.34.

125. Ачкасов, В.Н. Интеграция программного обеспечения САПР Текст. / В.Н.Ачкасов, П.Р.Машевич // Межвузовский сборник научных трудов «Моделирование систем и информационные технологии».- Воронеж: Издательство «Научная книга» 2006. Вып.З. 4.2. - С. 69 - 71.

126. A.c. №1790316, Способ изготовления структур больших интегральных КМОП схем Текст. / В.Н.Ачкасов, В.Р.Гитлин, С.Г.Кадменский. Заявл. 22.02.92; Опубл. 12.02.93, Бюл. №4.

127. A.c. №1616448, Способ изготовления КМДП интегральных схем Текст. / В.Н.Ачкасов ; Заявл. 22.05.90; Опубл. 21.01.91, Бюл. №3.

128. A.c. №1515965, Способ изготовления структур КМОП-интегральных схем Текст. / В.Н.Ачкасов, Н.Я.Мещеряков; Заявл. 15.06.89; Опубл. 10.02.90, Бюл. №4.

129. A.c. №289950, Способ контроля ухода размеров топологических элементов интегральных схем Текст. /В.Н.Ачкасов ; Заявл. 1.03.89; Опубл. 21.02.90, Бюл. №1.

130. А.с. №1319755, Способ изготовления больших интегральных схем с короткока-нальными МДП -транзисторами Текст. / В.Н.Ачкасов, Н.Я.Мещеряков, С.А.Цыбин. Заявл. 15.06.89; Опубл. 21.01.90, Бюл. №3.

131. Ачкасов, В.Н. Библиотека элементов для проектирования радиационно-стойких изделий Текст. / В.Н.Ачкасов, В.П.Крюков, И.П.Потапов// Материалы Российской конференции «Стойкость-2006». Москва: МИФИ. - 2006,- С.123-124.