Estudio de eventos transitorios inducidos por radiación en memorias SRAM nanométricas

Abstract

Los efectos de la radiación en circuitos electrónicos se conocen desde los comienzos de la carrera espacial en los años 60, pues fuera de la atmósfera terrestre se está expuesto a niveles más altos de radiación que en la superficie. Sin embargo, el escalado de la tecnología electrónica ha conllevado un aumento de su susceptibilidad a la radiación, que puede desembocar en errores de funcionamiento incluso a nivel de tierra. Esta tesis estudia un efecto de la radiación, en memorias SRAM (Static Random Access Memory), denominado evento transitorio, que se caracteriza por corromper los datos almacenados en la memoria sin dañarla permanentemente. Se estudian por simulación diversas técnicas para diseñar memorias más robustas frente a eventos transitorios. Además, se ha diseñado y fabricado un prototipo de SRAM que incorpora algunas de estas técnicas. Finalmente, se ha validado experimentalmente su eficacia mediante la irradiación controlada del circuito

Radiation effects in electronic circuits are known since the beginning of the space race in the 1960s, because out of the terrestrial atmosphere, radiation exposure level is higher than on the surface. However, electronic technology scaling has led to an increase in radiation susceptibility that can result in operation errors even at ground level. This thesis deals with a radiation effect, in SRAMs (Static Random Access Memory), named transient event, which is characterized by corrupting data stored in the memory without causing any permanent damage to it. Several techniques to design more robust memories against radiation effects are studied by simulation. In addition, an SRAM prototype, including some of these techniques, has been designed and manufactured. Finally, the effectiveness of these techniques has been experimentally validated through controlled irradiation of the circuit.

Els efectes de la radiació en circuits electrònics es coneixen des dels inicis de la carrera espacial als anys 60, ja que fora de l’atmosfera terrestre s’està exposat a nivells més alts de radiació que a la superfície. No obstant això, l’escalat de la tecnologia electrònica ha comportat un augment de la susceptibilitat a la radiació, que pot desembocar en errors de funcionament fins i tot a nivell de terra. Aquesta tesi estudia un efecte de la radiació, en memòries SRAM (Static Random Access Memory), anomenat event transitori, que es caracteritza per corrompre les dades emmagatzemades a la memòria sense danyar-la permanentment. S’estudien per simulació diverses tècniques per dissenyar memòries més robustes en front a events transitoris. A més, s’ha dissenyat i fabricat un prototipus d’SRAM que incorpora alguna d’aquestes tècniques. Finalment, s’ha validat experimentalment la seva eficàcia mitjançant la irradiació controlada del circuit.