Ахрамовіч Л Н, Грибський М П, Григорєв Є В, Зуєв С Д, Старостенко В В Таврійський національний університет ім В І Вернадського пр Вернадського, 4, м Сімферополь, 95007, Україна e-mail: starostenko@crimeacom Чурюмов Г І

Харківський національний університет радіоелектроніки пр Леніна, 14, м Харків, 61166, Україна e-mail: churyumov @ kture kharkov ua Борисов A Д, Петров А М

ФГУП 22 ЦНДІ Міноборони Росії e-mail: starostenko@crimeacom

Анотація – Описано методику експериментальних досліджень з безпосередньому впливу імпульсних електромагнітних полів на сучасні мікросхеми памяті Наводяться порогові значення полів, при яких починаються збої в роботі мікросхем, деградація-ційні явища в мікроструктурних елементах кристала і катастрофічний відмову мікросхем

I                                       Введення

В [1 – 4] наведені основні результати досліджень по впливу потужних імпульсних електромагнітних полів (ІЕМП) на мікросхеми 140, 155, 174, 315, 555, 559, 561 і 564 серій При впливі електромагнітних полів основними є відомості про порогових значеннях напруженості електричної компоненти поля, при яких починаються збої в роботі, деградаційні явища в мікроструктурних елементах кристала і катастрофічний відмову мікросхем Порогові значення полів в значній мірі залежать від взаємної орієнтації мікросхем (ІМС) і поля, оскільки саме поляризаційний фактор визначає величини додаткових напруг, прикладених до мікроструктурним елементам кристала мікросхем [1 – 4]

Дослідження по впливу ІЕМП на мікросхеми [1 – 4] дозволили виявити основні закономірності процесів у мікроструктурних елементах мікросхем, звязати параметри полів і мікросхем з результатом впливу Сучасні мікросхеми відрізняються від тих, для яких були проведені дослідження по впливу електромагнітного випромінювання, з використовуваних матеріалів, технології виготовлення, ступеня інтеграції, наявності захисту ВІД електростатичного розряду і т д

Цікаві дослідження по впливу ІЕМП на сучасні мікросхеми памяті та їх мікроструктурні елементи Метою даної роботи є дослідження звязку параметрів електромагнітних полів і характеристик мікросхем з пороговими значеннями полів, що визначають функціональний стан мікросхем

II                              Основна частина

Дослідження впливу електромагнітних полів на мікросхеми здійснювалося в хвилеводі прямокутного поперечного перерізу 34×72 мм Як джерело полів був узятий магнетрон МИ-387, що генерує радіоімпульси тривалістю

порядку 1мкс, скважностью 10 ^, потужністю P <28kW, середньою потужністю = 3W, на частоті f = 3050 MHz. Кількість імпульсів від 1 до 10 або час роботи магнетрона (до 30 хв.) Задавалося За допомогою спеціально виготовленого електронного блоку управління в модуляторе [1]. Установка також включала в себе: вентиль, атенюатор, вимірювальну секцію для дослідження безпосереднього впливу полів на мікросхеми. Спрямований відгалужувач, детекторна секція і осцилограф дозволяли контролювати працездатність установки і характеристики полів, що пройшла потужність вимірювалася калориметричним ваттметром. Значення потужності та напруженості електричної компоненти падаючої хвилі знаходилися по знятися для досліджуваних мікросхем залежностям коефіцієнта стоячої хвилі і ослаблення (панорамний вимірювач коефіцієнта стоячій хвилі і ослаблення – Р2-56) і значень потужності минулої хвилі [1].

Рис 1 Фразмент прожога контактної площадки і провідних доріжок (мікросхема 27C256-20FA)

Fig 1 The fragment of bumed contact platform and conducting track (the microcircuit 27C256-20FA)

Інтегральні мікросхеми памяті 24C04 (фірма Atmel) З розміром кристала 1,8 x1, 8мм і 27С256-20FA (фірма Intel) з розміром кристала 4,5 x4, 8мм фіксувалися в пенопластовой вставці в 2-х основних положеннях у вимірювальній секції У першому положенні (орієнтація а) грань кристала з мікроструктурними елементами перпендикулярна

вектору напруженості Е впливає поля, у другому положенні (орієнтація б) – паралельна

При дослідженнях мікросхем 27C256-20FA встановлено, ЩО в орієнтації б збої при записі і зчитуванні відбувалися при значеннях напруженості електричної компоненти ІЕМП порядку 0,2-0,5 кВ / м, а в орієнтації а – при 10-12кВ / м, катастрофічні відмови мікросхем в орієнтаціях б фіксувалися при впливі поля з напруженістю 80 – 90 кВ / м

Проведений аналіз кристалів дозволив виявити основні види відмов мікросхем памяті: основною причиною відмов мікросхем при впливі електромагнітних полів є прожог металізації – 90% У свою чергу, 48% відмов мікросхем при впливі полів мало місце внаслідок прожога контактних майданчиків і 42% – внаслідок прожога струмопровідних доріжок (рис 1)

Експериментальні дослідження показали, що порогові значення полів, при яких настає катастрофічний відмову ІМС в орієнтації б, відповідають табличним, отриманим виходячи з результатів роботи [4] Нижче, в таблиці, наведені значення порогових напруженостей полів (кВ / м) для мікросхем з кристалами LxL мм і товщиною металізації А (мкм) при впливі одиночного радиоимпульса, прямокутної форми, тривалістю 1мкс

Табл 1 Порогові значення полів відмов ІМС

Table 1 The IMC damage field intensity threshold values

L, MM\ □ ,MKM

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1

200

300

380

550

700

2

100

150

190

275

350

3

67

100

126

163

233

4

50

75

95

138

175

5

40

60

76

110

140

6

33

50

63

91

116

7

29

45

54

79

100

8

25

37

47

69

87

10

20

30

38

55

70

У орієнтації a значення порогових напруженостей полів на порядок і більше вище, ніж в орієнтаціях б

III                                  Висновок

Стійкість мікросхем при впливі електромагнітних полів визначається напруженістю поля, поляризаційним фактором і такими параметрами мікросхем, як геометричні розміри кристала і товщина металізації Експериментальні дослідження дозволили визначити порогові значення напруженості полів, при яких починаються збої в роботі, деградаційні явища в мікроструктурних елементах, катастрофічні відмови сучасних мікросхем памяті [Розвинена раніше авторами теорія, дозволяє кількісно визначати відповідні порогові значення впливає чинника

IV                           Список літератури

[1] Старостенко В В, Таран О П, Гоігорьев Є В, Борисов А А Вплив електромагнітних полів на інтегральні мікросхеми / / Вимірювальна техніка – Москва -1998 – № 4-С65-67

[2] Гоігорьев Є В, Малишевський С В, Старостенко В В, Таран О П Вплив поляризації електромагнітної хвилі на співвідношення між хвилями при впливі на інтегральні мікросхеми / / Радіоелектроніка та інформатика – 2002 – № 2 – С19 – 21

[3] Гоігорьев Є В, Малишевський С В, Старостенко В В, Таран О П Механізми впливу електромагнітних полів на інтегральні мікросхеми / / Радіоелектроніка та інформатика – 2002 – № 3 – С107 – 110

[4] Ахрамовіч Л Н, Зуєв С А, Старостенко В В, Таран О П, Чурюмов Г І Вплив товщини металізації на стійкість інтегральних мікросхем при впливі електромагнітних полів / / Прикладна радіоелектроніка – 2003 – Т2, № 1 – С88 – 92

INFLUENCE OF PULSED ELECTROMAGNETIC FIELDS UPON INTEGRAL MEMORY MICROCIRCUIT

Ahramovich L N, Gribsl<i M P, Grigoriev E V, Zuev S A, Starostenl<o V V

Vernadsky Tavrical National University Vernadski, 4, Simferopol, 95007, Ukraine e-mail: starostenko@crimeacom

Churyumov G I

Harkiv National University of radio electronics 14, Lenin Str, Harkiv, 61166, Ukraine e-mail: churyumov@kture kharkov ua Borisov A A, Petrov A M

PGUP 22 CSII Department of Military of Russia e-mail: starostenko@crimea com

Abstract – The experimental study method of the direct influence by pulsed electromagnetic fields on modern microcircuits of the memories is described The field values, under which the malfunction in the microcircuits working and degradation phenomena in microstructures element of the crystal and discharge of the microcircuits begin, are obtained

I                                        Introduction

Experimental studies of influence by pulsed electromagnetic fields (PEMF) on low-level microcircuit of the integrations [1-4] have allowed defining the main regularities [1] and the theoretical model of the influence lEMP on microcircuits is developed The studies of PEMF influence on modern memories microcircuits are very interesting

II                                       Main Part

The experimental studies of PEMF influence upon microcircuits were conducted in a waveguide Were subjected to the influence of the microcircuit 24C04 (Atmel company) and 27C256-20FA (Intel company) As a source of PEMF the magnetron MI-387 is used It is generating the radio waves pulses

with 1μ« duration, off-duty factor lo&quot*, power P<28kW, and

average power Ра = 3 W, at frequency f = 3050 MHz

The experimental studies have validated the models of the PEMF interaction with a microcircuit Obtained results correspond with theoretical ones and provided in Table 1 The main reason of the integral microcircuits damages at influence PEMF is burning of metallic contact platforms Fragment of the damaged microcircuit is presented on Fig1

III                                      Conclusion

stability of the microcircuits at influence of an electromagnetic field is defined by the field intensity, by polarization factor and by such parameters of the microcircuits as geometric sizes of the crystal and metallization thickness The experimental investigations have allowed defining the threshold values of the field intensity under which the malfunction in work, degradation phenomena in microstructures elements, damages of the modern memories microcircuits begin

The theory advanced by authors earlier, allows determining the appropriate threshold values of influencing factor quantitatively

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р