[TiNat 0]

Добрый день. Вопрос скорее всего в эту ветку. Может быть кто-нибудь сталкивался со SPICE-параметрами МОП и биполярных транзисторов после облучения? Создают ли такие модели зарубежные/отечественные фабрики? Столкнулись с тем, что нам нужно сделать как раз такие модели, причем не "с потолка", а достаточно адекватные. Приведу наш намеченный алгоритм действий, а знающие форумчане надеюсь подправят/посоветуют/помогут. Мы планируем облучать наши образцы(тестовые транзисторы/резисторы/диоды/конденсаторы) гамма-излучением с набором дозы. Планируется 6-7 доз облучения, для каждой измерение характеристик под спайсы, нахождение ухода параметров и описание этого ухода в зависимости от дозы (полиномиальными коэффициентами). Этот уход планируем учесть добавлением в символьную библиотеку для каждого из элементов дополнительного параметра ДОЗА РАДИАЦИИ (так же, как например ШИРИНА и ДЛИНА). В зависимости от этого параметра и будут рассчитываться зависящие от дозы коэффициенты модели. Основная проблема с МОП-транзисторами: не понятно как учесть то, что в зависимости от режима его работы (открыт/закрыт/какое-то напряжение на стоке и затворе) уход будет различным. Планируем сделать около 7 промежуточных моделей (с градацией по напряжению стока и затвора). Как видно, получается огромное количество облучений/измерений/подгонки моделей. Даже если все так и получится, как мы планируем, то не понятно как потом на моделировании подгружать правильную модель для каждого транзистора. Ведь не всегда изначально известно в каком режиме он будет работать, это относится даже к критичным блокам, не говоря уже об остальной массе некритичных элементов. Возможно стоит сделать отдельную модель Monte Carlo со случайным выбором ухода? Причем чтобы этот уход выбирался из всего диапазона доз и режима работы транзистора?

 

В итоге кратко сформулирую основные проблемы: 1) методология правильного объема измерений элементной базы 2) методика создания SPICE-моделей, правильного описывающих поведение транзисторов после облучения 3) как правильно моделировать схему, имея эти SPICE-параметры.

 

Буду рад любому адекватному ответу по данным вопросам, а так же ценной помощи по той части работы , которую я возможно упустил. Заранее спасибо.

 

P.S. Кстати, да. Может есть какие статьи или книги?

Изменено 5 марта, 2013 пользователем TiNat

[Sanyao 0]

День добрый!

Если у Вас исследовательская работа, то действительно, можно накопать необъятное множество режимов / мощностей доз / уровней и т.п. Моделей до/после облучения не встречал (и не интересовался ими), но думаю при желании можно сделать экстракцию параметров. Мне кажется правильнее было бы сделать стандартную экстракцию параметров транзистора в SPICE по мере набора дозы в нескольких жестко заданных режимах. У нас, например, есть хороший анализатор (Agilent B1500) для полной характеристики элементов. Режим облучения выбирать исходя либо из реальных условий в аппаратуре, либо самый критичный режим для класса изделий.

кратко по вопросам мое мнение

1) правильный объем измерений - объем, достаточный для экстракции параметров модели.

2) создание модели - сами никогда не занимались, думаю есть стандартные методолгии

3) если имеете spice модель - то моделирование схемы как обычно. Вы получите несколько режимов, в соответствии с подставленными моделями элементов.

[TiNat 0]

Работа не исследовательская, необходимо создать SPICE-модели, описывающие поведение элементной базы после воздействия облучения (в дополнение к стандартным вариантам type, fast, slow, MC).

сделать стандартную экстракцию параметров транзистора

---> вопрос настолько неопределенный, что даже не хочется его поднимать в этой ветке.

 

По поводу анализатора В1500 (пользуемся таким же): место облучения и место измерения пространственно разделены. Т.е. измерения проводим не мы, а специалисты, проводящие облучение. Аппаратура измерения у них намного ниже классом. Соответственно бОльшая часть характеристик под спайсы отпадает в виду недостоверности. Плюс измерение каждого по отдельности транзистора - это сложная процедура, особенно в активном режиме, т.к. необходима сложная оснастка для подачи необходимого напряжения на выводы транзистора (для двух и более одновременно облучаемых транзисторов). Плюс измерения необходимо проводить почти сразу после облучения, т.к. со временем транзистор имеет свойство восстанавливаться после ухода параметров (Это все считал очевидным для тех, кто сталкивался с подобной проблемой. Поэтому и не описывал в изначальном вопросе).

 

Режим облучения выбирать исходя либо из реальных условий в аппаратуре, либо самый критичный режим для класса изделий

Стоит задача сделать модели в широком диапазоне доз. Тому, кто не работает на дозах, соответствующих максимуму, заложенному в модели, придется искусственно изменять схему и увеличивать размер топологии. Вопрос заключается именно как раз в нахождению оптимума между достаточной точностью апроксимации и минимумом измерний.

 

3) если имеете spice модель - то моделирование схемы как обычно

Не понятно, т.к. опять-таки неправильно ставить уход параметров от одного режима облучения элементам, которые в таком режиме может никогда и не работают. В итоге какой-то искусственный перекос.

 

 

Но за желание помочь все равно СПАСИБО. Может пояснения подтолкнут кого-нибудь другого на хорошую идею. Но пока все три вопросв остаются открытыми.

Изменено 19 марта, 2013 пользователем TiNat

[Sanyao 0]

Создание моделей это уже исследования. По терминам ГОСТов можно сказать что у вас определительные испытания.

модели мы сами не создавали, поэтому о сложности процесса спорить не буду, вам виднее :).

На самом деле я не вижу проблем для того, чтобы перенести анализатор к месту облучения на некоторое время. Мы, например, свой постоянно таскаем туда-обратно для испытаний на ТЗЧ (150 км в одну сторону).

Всестороннее измерение одного транзистора действительно не так быстро, но возможно в течение нескольких минут в автоматическом режиме. Это не является ограничением, особенно при работе на гамма источниках. Измерение параметров по текущим нормам - не позднее 2-х часов после облучения - это легко соблюсти организационными методами. И если аппаратура испытателей не позволяет сделать то что Вам нужно - смените испытателей (например, не сочтите за рекламу, приходите к нам... :) ).

Режимов же транзистора при облучении действительно, можно выбрать великое множество. Думаю их выбрать в общем то несложно, если Вы знаете схему применения элемента в аппаратуре.

Вообще у нас сложилась практика при необходимости группового облучения - использовать действительно аппаратуру ниже классом с ограниченными возможностями по измерению. А периодически, по мере набора дозы, проводить комплексное измерение параметров, прервав облучение на некоторое время. Как Вы, впрочем, и планируете - 6-7 точек по дозе.

Сложная оснастка для транзисторов - не думаю что очень страшный зверь. (Если Вам это рассказывают испытатели - не верьте :rolleyes: ). Для анализатора это решается применением стандартного ажилентовского Test Fixture (у нас от него только положительные впечатления). Да, конечно, для режима облучения нужна будет оснастка, но она не является чем то ограничивающим действия - обычная плата, колодочка подходящая под корпус, разъемы, пучок кабелей. И все...

Правильный объем измерений, как правило, определяют заказчик и испытатель. Для транзисторов, опять же, довольно несложно измерить ключевые характеристики, указанные в даташитах. Это же не функциональный контроль какого-либо процессора.

Если Вам интересно - можем встретится, обсудить Вашу задачу. В процессе создания моделей мы не сильны, но проводить облучения и измерять нужные для Вас параметры до, во время, и после облучения - это стандартный процесс.

[TiNat 0]

Sanyao, спасибо за развернутый ответ.

На самом деле я не вижу проблем для того, чтобы перенести анализатор к месту облучения на некоторое время

Наш местный анализатор - это здоровенная бандура с подведенными к ней трубками для охлаждения. Так что вариант с ее перемещением вообще нереальный.

стандартного ажилентовского Test Fixture

Про это я не понял, поэтому хотелось бы поподробнее.

смените испытателей (например, не сочтите за рекламу, приходите к нам... sm.gif )

Если в двух словах, то необходисо замерить 5 типов вариантов конструкции МОП-транзисторов (в каждом от 1 до 4 длин/ширин). Приборы собраны в 64-выводные металполимерные корпуса (разварены 40 ножек). Есть контактное устройство. Транзисторы разварены на 3 разные площадки (сток, исток, затвор) с четвертым общим выводом (подложка). Соответсвенно, чтобы облучить один прибор в активном режиме, нужно около 20 жгутов (в каждом из трех приборов не только транзисторы, но мы пока говорим только про них). Это в виде исходных данных. И да, кстати, речь идет про г.Минск. В итоге вопрос:

1) какая ориентировочная стоимость и срок выполнения работы (порядок цифр)

2) речь идет про гамма-облучение, чем вы облучаете (необходима доза до порядка двух мегарад)

3) объем измерений - порядка 800 точек на каждый транзистор (с точностью измерений не ниже 1pA)

 

Если я не убил в вас желание рекомендовать себя, то желательно увидеть ответы на все вопросы. Спасибо.

Изменено 21 марта, 2013 пользователем TiNat

[Sanyao 0]

B1500 - анализатор параметров полупроводниковых приборов. Он, конечно не маленький, и в полной комплектации отнюдь не легкий, но два человека его транспортируют в кейсе довольно комфортно.

Test Fixture - коробочка с контактами с защитой от помех и спец материалами с низкими утечками. фактически контактирующее устройство.

По испытаниям: 20 жгутов на 1 прибор... это у Вас получается сколько транзисторов в одном корпусе? Проблема решаема, первое что приходит на ум - кинуть коаксиал тонкий. Процесс отработанный.

Как вариант, если у вас достаточный запас образцов, лучше облучать по 1-2-3 корпуса, но все транзисторы в одном корпусе в одинаковом режиме.

по стоимости - пока сложно сказать, зависит от программы облучений и времени использования установки

примерно если прикинуть, 5 типов * 3 образца , пусть 3 режима. = 45 вариантов. до 2 М . при мощности дозы 100 Р/с 2М наберем за пусть 6 часов. Стоимость часа работы установки точно не скажу (могу уточнить на неделе), ориентировочно возьмем до 10 тыс.р. итого если мы облучаем в худшем случае по 1 образцу в 1 режиме вся программа около 3 млн. (на самом деле это я многовато посчитал с запасом по стоимости работы установки. Это можно считать потолок :) ). Гамма-установка на базе источника кобальт-60, работает практически круглогодично (за исключением ППР в январе и июль-август по 2 недели). так что срок выполнения зависит от готовности оснастки и программы испытаний. Я думаю в месяц уложиться реально.

800 точек, если я правильно понимаю что точка это пара I-V , то не проблема, это я бы даже сказал немного. Разрешение 1 пА - тоже не вопрос.

Находимся в подмосковье - г. Лыткарино. контора - niipriborov.ru

Если действительно есть намерение, можете набросать программу и забросить офиц. письмом к нам - можно даже мне на мыло, чтоб не потерялось. Образец могу дать. В ответ напишем Вам все по ценам и срокам.

 

update: стоимость работы установки 3-5 т.р.

[Sanyao 0]

TiNat, что-то молчите... не решились на проведение работ у нас? :crying:

[TiNat 0]

TiNat, что-то молчите... не решились на проведение работ у нас? :crying:

Не все зависит от нашего личного желания. Тут важным является вопрос цены и, видимо, какие-то иные моменты. Пока все свои испытания на радиационную стойкость наше предприятие проводит в ОАО «ЭНПО СПЭЛС». Чем это обусловлено, что в СПЭЛС, а не у Вас, мне не известно. Все равно, огромное спасибо Вам за помощь, будем иметь в виду, что помимо СПЭЛС есть еще серьезные организации по проведению испытаний на радиационную стойкость.

[Sanyao 0]

Да, у них есть шахта-хранилище реактора (если в названии не ошибаюсь) в МИФИ. Но серьезные испытания на гамма и импульсе они часто у нас проводят, т.к. установки НИИП считаются базовыми. проходят все метрологические процедуры, обеспечивают требования ГОСТов и т.п. У коллег и СПЭЛСа много имитаторов. Не говорю что это плохо, но при работе с ними нужно дополнительно учитывать множество факторов, зато стоимость использования и владения на порядки ниже. И у них пока нет, насколько знаю, хорошего анализатора класса В1500 от Agilent.

 

PS. Да еще.. пришла в голову мысль, которая, наверное, должна была придти еще при первых Ваших постах. Наша группа сейчас больше занимается ТЗЧ. Одно из направлений - исследование МОП структур. У нас есть несколько статей по этому поводу, плюс готовится сейчас по результатам прошедших испытаний.

Может быть сделать какую-либо совместную интересную работу? У нас есть интерес в образцах с известными параметрами технологии изготовления.

 

PPS Цена и условия всегда обсуждаемы. Приведенная мной это как отправная точка при условии что установка работает только на одного заказчика при стандартных задачах. Думаю для оптовых доз можно рассчитывать на скидки ... У нас есть еще установка с низкой интенсивностью облучения для исследования ELDRS (2 Мрад, конечно, на ней долго набирать :) ), может и это Вам интересно?

 

upd. Приглашаю на конференцию "Стойкость" в начале июня. Там будут все.. и мы, и СПЭЛС и много других.

[TiNat 0]

В своем первом посте я не указал, для чего это вообще нам нужно. Наша специфика - разработка интегральных схем. В последнне время для ускорения проектирования схемы наше руководство поставило перед нами задачу разработать PDK для некоторых наших процессов. Один из таких процессов должен быть стойким к CВВФ. Одним из этапов нашей работы является создание моделей элементной базы. Одно дело создать обычные модели, другое - модели элементов после облучения. С этим мы никогда не сталкивались и не знаем, что и как необходимо измерять для последующей экстракции параметров моделей. Наши знания в области физики приборов после облучения весьма скромны по сравнению с Вашими, поэтому и обратились с вопросом: может кто-нибудь уже занимался подобным. Информацию о возможностях Вашего предприятия мы получили, спасибо за это. Далее все зависит от нашего руководства: приоритете тех или иных работ, т.к любое измерение после облучения очень затратно. И к тому же мы изначально не рассчитывали на трату такой суммы только на одни измерения.

Изменено 26 апреля, 2013 пользователем TiNat

[Max29 0]

Немного не так. Дубна сама не проводит испытания. Там только есть ускорители и необходимая для испытаний инфраструктура, которая принадлежит, по сути, Роскосмосу (НИИ КП).

В Лыткарино из собственных установок - различные гамма (для TID) в т.ч. низкой интенсивности, импульсы в т.ч. нейтроны, ЭМИ, ускоритель электронов, ну и еще всякая мелочь типа источника ТЗЧ на основе Cf252 для всяких оценочных исследовательских задач, еще плюс клиатика-механика. Также лыткарино (т.е. мы :) ) занимается и ТЗЧ. испытания проводим как в Дубне на стенде Роскосмоса (как раз сейчас идет сеанс), так и в других местах. До недавних событий также работали в ИТЭФ.

 

 

сколько месяцев ожидание в очереди к вам на ТЗЧ и накопленную, ну как правило?

Изменено 8 мая, 2013 пользователем Max29

[Sanyao 0]

сколько месяцев ожидание в очереди к вам на ТЗЧ и накопленную, ну как правило?

На ТЗЧ - зависит от расписания сессий. Ближайшая с 1 июля. Обычно подготовка оснастки нашими силами (платы, ПО, декапсуляция, согласования с заказчиком и т.п.) около 2-х мес. Очень желательно, чтобы изделия были у нас на руках минимум недели за 2 до испытаний, а отладочные образцы за месяц.

 

На дозу - очереди нет. Установка работает постоянно. Все временнЫе затраты - подготовка оснастки. Обычно если все есть и заказчик хочет присутствовать на испытаниях или проводить их сам, то за 2-3 дня до облучений согласуется дата и Вы можете подъехать с утра и начать работы.

[Max29 0]

Спасибо