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Theses Year : 2006

Analysis by Monte Carlo simulations of the sensitivity to single event upset of SRAM memories under spatial proton or terrestrial neutron environment environment

Analyse par simulation Monte Carlo de la sensibilité aux aléas logiques des mémoires SRAM soumises à un environnement protonique spatial ou neutronique terrestre

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Abstract

Electronic systems in space and terrestrial environments are subjected to a flow of particles of natural origin, which can induce dysfunctions. These particles can cause Single Event Upsets (SEU) in SRAM memories. Although non-destructive, the SEU can have consequences on the equipment functioning in applications requiring a great reliability (airplane, satellite, launcher, medical, etc). Thus, an evaluation of the sensitivity of the component technology is necessary to predict the reliability of a system. In atmospheric environment, the SEU sensitivity is mainly caused by the secondary ions resulting from the nuclear reactions between the neutrons and the atoms of the component. In space environment, the protons with strong energies induce the same effects as the atmospheric neutrons. In our work, a new code of prediction of the rate of SEU has been developed (MC-DASIE) in order to quantify the sensitivity for a given environment and to explore the mechanisms of failures according to technology. This code makes it possible to study various technologies of memories SRAM (Bulk and SOI) in neutron and proton environment between 1 MeV and 1 GeV. Thus, MC-DASIE was used with experiment data to study the effect of integration on the sensitivity of the memories in terrestrial environment, a comparison between the neutron and proton irradiations and the influence of the modeling of the target component on the calculation of the rate of SEU.
Les systèmes électroniques, évoluant dans les environnements spatial et terrestre, sont soumis à un flux de particules d’origine naturelle pouvant induire des dysfonctionnements. Ces particules ont la faculté de provoquer des aléas logiques (SEU) dans les mémoires SRAM. Bien que non destructifs, les SEU peuvent avoir des conséquences sur la sûreté de fonctionnement des équipements dans les applications nécessitant une grande fiabilité (avion, satellite, lanceur, médical, etc.). L’évaluation de la sensibilité de la technologie d’un composant est donc nécessaire afin de prédire la fiabilité d’un système. En environnement atmosphérique, cette sensibilité aux SEU est principalement causée par les ions secondaires issus des réactions nucléaires entre les neutrons et les atomes du composant. En environnement spatial, les protons de forte énergie induisent les mêmes effets que les neutrons de l'environnement atmosphérique. Dans ce travail de recherche, un nouveau code de prédiction du taux de SEU a été développé (MC-DASIE) afin de pouvoir quantifier la sensibilité pour un environnement donné et explorer les mécanismes de défaillances en fonction de la technologie. Ce code permet d’étudier différentes technologies de mémoires SRAM (Bulk et SOI) en environnement neutronique et protonique entre 1 MeV et 1 GeV. Ainsi, MC-DASIE a été utilisé avec l’aide d’expérimentations pour étudier l’effet de l’intégration sur la sensibilité des mémoires en environnement terrestre, une comparaison entre les irradiations neutroniques et protoniques et l’influence de la modélisation du composant cible sur le calcul du taux de SEU.
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Cite

Damien Lambert. Analyse par simulation Monte Carlo de la sensibilité aux aléas logiques des mémoires SRAM soumises à un environnement protonique spatial ou neutronique terrestre. Micro et nanotechnologies/Microélectronique. Université de Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2006. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03279251⟩

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