Conception de deux points memoire statiques cmos durcis contre l'effet des aleas logiques provoques par l'environnement radiatif spatial

par DENIS BESSOT

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Raoul Velazco.

Soutenue en 1993

à l'INP GRENOBLE .

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  • Résumé

    Avec l'accroissement des traitements de l'information a bord des vehicules spatiaux et l'utilisation de technologies de plus en plus integrees, le phenomene d'upset (modification non destructive du contenu d'un point memoire suite a la collision d'un ion lourd) devient critique. L'objectif de cette these est d'etudier la possibilite de durcir face aux upsets un circuit vlsi, tel un processeur, a partir d'une technologie standard. Pour cela, deux points memoire statiques cmos (appeles hit), capables de restituer l'information modifiee par l'impact d'une particule, ont ete concus. Une etude comparative portant sur les cellules hit, deux cellules memoire durcies proposees par la nasa et ibm, et le point memoire statique non durci, a ete entreprise. Un premier volet de cette etude, realisee par simulation spice, montre que les performances electriques statiques et dynamiques (consommation de puissance statique, temps de propagation et de lecture) sont comparables ou meilleures que celles des cellules memoire durcies proposees dans la litterature. Un aspect important du durcissement a la conception est la surface silicium additionnelle. L'implantation des cellules a l'aide d'un process hs13 de thomson-tcs (epitaxial 1,2micron) a permis de mettre en evidence que les cellules hit consomment moins de surface silicium. Le deuxieme volet d'etude a concerne la sensibilite aux upsets des cellules : - les charges collectees ont ete evaluees a l'aide des simulations spice, montrant qu'elles sont suffisamment elevees pour tolerer les upsets simples induits par les ions lourds couvrant un large spectre d'energie, - la sensibilite aux upsets multiples a ete evaluee a l'aide d'un modele markovien, montrant que les cellules hit presentent une meilleure tolerance. Pour obtenir ce resultat, l'introduction des chaines de markov a conduit a calculer le facteur de defaillance a partir de tous les etats critiques susceptibles d'engendrer un alea logique. Un prototype implementant cinq bancs de registres constitues de deux solutions proposees dans cette these, de deux cellules durcies proposees dans la litterature et de la cellule non durcie, a ete concu et realise. Les tests aux ions lourds de ce prototype, a l'aide d'equipements adequats pour simuler l'environnement radiatif (accelerateurs de particules) permettra de correler les resultats theoriques avec les donnees experimentales


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Informations

  • Détails : 230 P.
  • Annexes : 76

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