WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

 

На правах рукописи

Номоконова Наталья Николаевна

СИСТЕМА КОНТРОЛЯ И АНАЛИЗА ТЕХНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ И УСТРОЙСТВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ ПО МНОГОУРОВНЕВОЙ МОДЕЛИ

ИНФОРМАТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

       

05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники

и систем управления

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Владивосток - 2010

Работа выполнена во Владивостокском государственном университете

экономики и сервиса

Официальные оппоненты:  доктор технических наук профессор

Замятин Николай Владимирович

(Томский государственный университет

систем управления и радиоэлектроники)

доктор технических наук профессор

Сахаров Юрий Серафимович

(Московский государственный университет

приборостроения и информатики)

доктор технических наук доцент

Ким Валерий Львович

(Национальный исследовательский

Томский политехнический университет)

Ведущая организация —  Институт автоматики и процессов управления

  Дальневосточного отделения РАН

  (г. Владивосток)

Защита состоится « _____ » апреля 2011 г.  в _____час. _____мин. на заседании диссертационного совета  Д 212.268.03 при Томском государственном университете систем управления и радиоэлектроники по адресу: 634050, г. Томск, пр. Ленина, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники

Автореферат разослан «____»  ____________ 2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Р.В. Мещеряков

Работа посвящена актуальной проблеме создания электронных устройств повышенной надежности, решение которой привлекает внимание  исследовательских организаций многих стран мира в течение долгого времени.

Одним из аспектов указанной проблемы является создание системы контроля качества полупроводниковых компонентов вычислительной техники и систем управления, представляющей отдельную научную и техническую задачу. Дело в том, что, несмотря  на  применение высоких технологий при изготовлении изделий электроники и разработку различных систем контроля качества, отказы  отдельных устройств как отечественного, так и зарубежного производства продолжаются.

Важность решения данной задачи обоснована тем, что  существующие системы контроля ориентированы в основном на проверку соответствия выпускаемых интегральных электронных устройств (ИЭУ) нормам технических условий (ТУ). Необходимо отметить, что указанные системы обеспечивают необходимый уровень надежности для большей части ИЭУ, поскольку последние эксплуатируются в нормальных условиях и допускают техническое обслуживание и восстановление в случае возникновения отказов. В то же время существует целый класс изделий, условия эксплуатации которых, либо не допускают технического обслуживания вообще,  либо возникновение отказа в период между процедурами технического обслуживания может привести к весьма серьезным последствиям техногенного характера. В основном это изделия специального назначения. Термин "специальное назначение"  говорит о том, что эти изделия предназначены решать нетипичные задачи. При этом часть таких изделий функционирует в специфических эксплуатационных условиях, что налагает на них повышенные требования по надежности.

Часто задачей указанных изделий, независимо от области их применения, программного и аппаратного обеспечения, является предоставление полной, достоверной и своевременной информации (например, в гидроакустических системах). Важным условием для оптимального выполнения данной задачи является построение изделия из ИЭУ (в том числе компонентов вычислительной техники) высокой функциональной надежности.

Многие способы обеспечения надежности еще на этапе производства основаны на индивидуальной оценке уровня дефектности ИЭУ по результатам измерений определенных параметров. Существует большое количество исследований, сосредоточенных на изучении различных параметров ИЭУ, не отраженных в нормах ТУ. Цель многих из этих исследований - определение ожидаемого ресурса ИЭУ на основе результатов процедуры индивидуального контроля и отбора высоконадежных устройств по значениям информативных параметров (ИП). Далее такой подход к контролю будем называть прогнозирующим контролем.

Революционные изменения в технологии изготовления ИЭУ, главными из которых являются повышение степени интеграции компонентов и уменьшение их до субмикронных размеров, потребовали разработки новых подходов к выбору ИП, а также применения нестандартных методов контроля.

К нестандартным методам контроля относятся, например электрофизические методы. Каждый из множества этих  методов (контроль по m-характеристикам, шумовым параметрам и т.д.) позволяет выявить какой-либо один или совокупность дефектов ИЭУ, и некоторым образом спрогнозировать поведение устройства в условиях эксплуатации путем сопоставления значений измеренных ИП с эталонными значениями. Важнейшей задачей любого подобного метода является поиск ИП, совокупность которых необходимо формировать с учетом особенностей прогнозирующего контроля современных ИЭУ. Главная особенность состоит в том, что внезапные отказы в основном зависят от двух факторов: от количества дефектов, присутствующих  изначально в материалах составляющих устройство и от сочетания  эксплуатационных воздействий (электрических,  механических,  климатических, радиационных и др.).

Один из подходов к прогнозирующему контролю - построение модели, связывающей зависимость ИП от внешних воздействий, прилагаемых к объекту контроля (ОК), с характеристиками надежности. Дело в том, что по своему составу ИЭУ представляют собой сложную квазиустойчивую систему взаимодействующих твердых тел, изготовленных из различающихся по свойствам материалов. Очевидно, такую систему можно считать надежной только при условии устойчивости указанных свойств материалов к дозированным внешним воздействиям. Если подвергнуть ИЭУ динамическим воздействиям определенной (управляемой) амплитуды, то по результатам непрерывных измерений заранее найденного набора электрофизических параметров, можно будет оценить не только функциональные свойства устройства, но и устойчивость его внутреннего состояния (или устойчивость свойств совокупности материалов ИЭУ).

Разработка методов обнаружения воздействия скрытых дефектов на безотказность  работы ИЭУ позволит отбраковать потенциально ненадежные устройства. Подобные методы, фактически направленные на оценку мгновенной характеристики (значений ИП), в ряде случаев составляют единственную альтернативу дорогостоящим, долговременным и, недостаточно достоверным методам определения безотказности устройства по интервальным характеристикам. Отметим также, что достоверное определение интервальных показателей для устройств современной электроники, характеризующейся большим ресурсом компонентов и быстрой сменой номенклатуры, практически затруднено.

В связи с этим индивидуальная оценка технического состояния ИЭУ, основанная на анализе мгновенных значений ИП, отражающих как наличие и концентрацию в ОК скрытых дефектов, так и чувствительность его к внешним воздействиям, представляется весьма актуальной и более обоснованной и достоверной, чем оценка по интервальным характеристикам.

Предметом исследований диссертационной работы явились электрофизические методы контроля ИЭУ. Анализ проблем контроля качества ИЭУ и предложенный подход к прогнозирующему контролю (на основе введенного определения идеального информативного параметра) позволили обосновать обобщенный принцип поиска ИП. В результате этих исследований была разработана многоуровневая модель ИП, которая явилась ядром при создании системы контроля качества ИЭУ. Способ контроля, в основу которого положен один из электрофизических методов – метод критических питающих напряжений, является неразрушающим ИЭУ способом, что  крайне важно, т.к. выбранные высоконадежные устройства затем используются в изделиях специального назначения для выполнения, например, вычислительных действий и задач управления.

Разработанные теоретические положения и экспериментальные исследования направлены на решение важной научно-технической проблемы – обеспечение безотказного функционирования элементов и устройств вычислительной техники и систем управления в специфических эксплуатационных условиях.


Цель работы и задачи исследования – разработка и создание  системы контроля и анализа технических свойств интегральных элементов и устройств вычислительной техники и систем управления с целью выбора из них высоконадежных для  долговременного безотказного функционирования в системах специального назначения. Теоретической основой  для создания указанной системы явилась разработанная многоуровневая модель информативных параметров. При разработке программно-аппаратных средств, для практического применения системы контроля ИЭУ, использовался метод критических питающих напряжений, один из косвенных и неразрушающих ОК методов. Данный метод опирается на результаты моделирования поведения ИЭУ в специфических условиях контроля с учетом наличия в ОК возможных скрытых дефектов. Практические исследования направлены на разработку  методик индивидуального контроля технического состояния ИЭУ и сортировки их по классам качества (надежные и потенциально ненадежные).

Для достижения указанной цели в работе рассмотрены и решены следующие основные задачи:

1. Теоретически обоснована возможность использования мгновенных характеристик при прогнозирующем контроле и оценке надежности ИЭУ,  с минимизацией потери достоверности относительно интервальных характеристик:

  • обоснована возможность прогнозирования технического состояния для малой партии ИЭУ;
  • введено определение идеального информативного параметра (ИИП). 

2. Сформированы критерии оценки реальных параметров ИЭУ с целью построения оптимального вектора информативных параметров, близких по свойствам к ИИП.

3. Разработана методика сортировки ИЭУ по классам (надежные и потенциально ненадежные).

4. Построены модели функционирования ИЭУ для определения оптимальных режимов контроля.

5. Экспериментально подобраны специфические режимы контроля для обеспечения максимального проявления дефектов материалов ИЭУ в параметрах электрофизической природы.

Областью приложения разработанной системы контроля качества (СКК) являются аналоговые и цифровые полупроводниковые ИС и БИС разной степени интеграции и технологий изготовления.

Методы исследования базируются на основных положениях физики конденсированного состояния (физики твердого тела), теории надежности, теории вероятностей, нечеткой логики, теории множеств, законах термодинамики и математическом моделировании.

  Научная новизна. Результаты работы создают методологическую и аппаратную базу, значительно расширяющую возможности проведения прогнозирующего контроля, чем обеспечивается оптимальность выбора высоконадежных ИЭУ для долговременного безотказного функционирования их в специфических эксплуатационных условиях:

  • разработаны основные положения методологии косвенных способов оценки безотказности (по мгновенным значениям ИП), учитывающей специфику современных ИЭУ;
  • представлены модели поведения цифровых и аналоговых объектов контроля при снижении напряжения питания;
  • разработаны модели, связывающие  характеристики надежности ИЭУ с величиной значений ИП цифровых и аналоговых ОК;
  • разработана методика выбора высоконадежных ИЭУ различных  технологий изготовления и степени интеграции.

Практическая значимость работы. Полученные в диссертации результаты  составляют  теоретическую и алгоритмическую основу построения методик и аппаратуры контроля,  позволяющей реализовать выбор высоконадежных ИЭУ.

Для реализации полученных результатов созданы следующие модули и экспериментальные модели:

  • аппаратно-программный интерфейс комплекса автоматизированного исследования технических свойств ИЭУ;
  • программно-аппаратные средства управления процессом контроля и автоматизации анализа полученных данных;
  • экспериментально проверена достоверность моделей, связывающих  характеристики надежности ИЭУ с величиной значений ИП цифровых и аналоговых ОК.

На защиту выносятся следующие научные результаты:

1. Многоуровневая модель информативных параметров.

2. Метод контроля интегральных электронных устройств на основе использования в качестве информативных параметров первого уровня критических питающих напряжений.

3. Теоретическое обоснование  информативности (относительно проявления скрытых дефектов) зависимостей критических питающих напряжений от режимов контроля.

4. Теоретическое обоснование информативности (по критерию безотказности) зависимости критических питающих напряжений от циклических внешних воздействий.

5. Теоретическое обоснование универсальности метода критических питающих напряжений для цифровых и аналоговых ИЭУ различных технологий изготовления.

6. Разработанная система контроля и анализа индивидуальных технических свойств ИЭУ, построенная на основе многоуровневой модели информативных параметров. 

  Реализация основных результатов диссертации.

Диссертация выполнялась в соответствии с планами научно-исследовательских работ Владивостокского государственного университета экономики и сервиса (ВГУЭС - 1996-2010г.г.):

1. "Информационно-измерительная система контроля и анализа индивидуальных технических свойств микроэлектронных устройств" (регистрационный номер ВНТИЦ 01.2.006  06538)  по приоритетному направлению развития науки, технологий и техники РФ "Информационные и телекоммуникационные системы".

2."Информационно-измерительная система тестирования микроэлектронных устройств специального назначения".

Результаты диссертационной работы использовались:

  1. В работах по договорам о сотрудничестве между кафедрой электроники ВГУЭС, инженерной фирмы ОАО "Нивелир и К" и КБ ОАО "Дальприбор" (Владивосток, 1996 -2008г.г.).

2. В работах по договорам с Институтом автоматики и процессов управления (ИАПУ) ДВО РАН:

  • "Исследование и разработка принципов оценки надежности функциональных устройств оптоэлектроники".
  • "Исследование надежностных характеристик системы полупроводниковый лазер – волноводный оптический микрорезонатор". Тема: 06-I-ОФН-120 "Исследование процессов взаимодействия  когерентного излучения с объектами нанометровых размеров с использованием  системы полупроводниковый лазер -  волноводный оптический микрорезонатор".

3. В научно-исследовательской работе по государственному контракту № 02.445.11.7445 от "09" июня 2006 г. Тема: "Исследование взаимодействия электромагнитного излучения оптического диапазона с нанофазными структурами на основе широкозонных полупроводников и диэлектриков".

Федеральная целевая научно-техническая программа: "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы. "Развитие системы ведущих научных школ как среды генерации знаний и подготовки научно-педагогических кадров высшей квалификации. Выполнение научно-исследовательских работ по приоритетным направлениям Программы".

4. В работах по договорам с Дальневосточным государственным техническим университетом им. Куйбышева (ДВГТУ) 2006г.:

  • "Исследование возможности создания функциональных устройств электроники на базе фоторефрактивных кристаллов".
  • "Определение вероятностных оптических и надежностных параметров функциональных устройств электроники".

5. В аналитической ведомственной целевой программе: "Развитие научного потенциала высшей школы (2006-2008 годы)".

Проект: "Самодифракция и поляризационная самомодуляция нестационарных спекловых волн на отражательных динамических голограммах в фоторефрактивных гиротропных кристаллах".

6. В работе по государственному контракту № 02.552.12.7004 на выполнение научно-исследовательских работ от 19 июня 2008 г. Тема: "Развитие центра коллективного пользования научным оборудованием для обеспечения комплексных исследований особенностей процессов природной биоминерализации применительно к созданию нанокомпозитных материалов". Раздел: "Научно-методическое и приборное обеспечение научно-исследовательских, опытно-конструкторских и технологических работ, проводимых ЦКП".

Федеральная целевая программа: "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы".

  • Документы, подтверждающие внедрение результатов исследований и разработок приведены в приложении к диссертации. 
  • В 1994 году получен патент Российской Федерации № 2018148 "Способ контроля полупроводниковых интегральных схем" (в соавторстве).

Апробация результатов. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях и семинарах:

международных

  • "The Integration of Purpose Specialists' Training Systems and Automation Technical Systems of Various Purpose". (Alushta, 1990-1991г.г.),
  • "Наука в образовательном процессе ВУЗа". (Уссурийск, УГПИ,1997),
  • Proceedings of International Seminar. "Noise and Degradation Processes In Semiconductor Devices (metrology, diagnostics, technology)". (Москва, МЭИ,  1996г., 1997г., 1999г.),
  • Therd Asia-Pasific Conference. "Fundamental problems of opto-and microelectronics". (Vladivostok, 2003),
  • Fifth Asia-Pasific Conference. "Fundamental problems of opto-and microelectronics". (Vladivostok, 2005),
  • "Электронные средства и системы управления". (Томск, ТУСУР, межд. науч.-практич. конф., 2005);

всесоюзных

  • "Пути развития электронных средств и задачи высшей школы в подготовке специалистов соответствующей квалификации" (Улья­новск, 1991г.),
  • "Проблемы обеспечения высокой надежности микроэлектронной аппаратуры" (Запорожье, 1990г.),
  • "Интер­активное проектирование технических устройств и автоматизированных систем на персональных ЭВМ" (Воронеж, ВПИ, 1991г.);

республиканских

  • "Методы оценки и повышения надежности РЭС" (Пенза, 1991г.),
  • 37-я Всероссийская межвуз. науч.-техн. конф. (Владивосток, ТОВВМУ, 1994г.),
  • 4-я Всероссийская очно-заочная науч-практ. конф. "Информационные технологии в управлении и учебном процессе ВУЗА". (Владивосток, ВГУЭС, 2003),
  • Всероссийская науч.-практ. конф. "Электронные средства и системы управления" (Томск, ТУСУР, 2003);

региональных

  • "Моделирование, управление и прогнозирова­ние в технических системах" (Владивосток, ИАПУ, 1991г.),
  • "Современные технологии и предпринимательство, региональные проблемы АТР" (Владивос­ток, ДВТИ, 1994г.),
  • "Радиоэлектроника, электроавтоматика и электроэнергетика" (Владивосток, ДВТГУ, 1995г.),
  • Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. (Владивосток,  ИАПУ. 1997);

заочных электронных

  • Интеграция науки и образования (2005г., 2010г.), 
  • Новые технологии, инновации, изобретения (2005г.),
  • Современные телекоммуникационные и информационные технологии (2007г.), 
  • Методология разработки систем качества и надежности (2004г.), 
  • Современные наукоемкие технологии (2007г.), 
  • Новые информационные технологии и системы (2007г.). 

  Автором опубликована 61 работа по теме диссертации, в том числе две монографии, патент на изобретение РФ, 8 работ в рецензируемых изданиях рекомендованных ВАК.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, основной части (5 глав),  заключения,  списка литературы,  содержащего  217 наименований, 4-х приложений. Объем работы 270 страниц, в том числе 217 страниц основного текста, включающего 5 таблиц и 48 рисунков.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность развития теоретической базы по созданию новых подходов к выбору информативных параметров, пригодных для определения индивидуальных особенностей ИЭУ и экспериментальных методов проведения технического контроля, формулируются цель и задачи работы, рассматривается научная и практическая значимость полученных результатов.

В первой главе проанализировано современное состояние проблемы создания ИЭУ повышенной надежности, что позволило сформулировать особенности прогнозирующего контроля (качественной оценки безотказности) и предложен подход к такому контролю на основе введенного автором определения идеального информативного параметра. Обоснована возможность оценки индивидуальных технических свойств указанных устройств по мгновенным  значениям информативных параметров без потери достоверности по сравнению с интервальными характеристиками. Проанализированы методы, подходы и системы, пригодные для прогнозирующего контроля. 

Прогнозирование технического состояния ИЭУ связано с проведением ряда контрольных операций, в ходе которых исследуется реакция ОК на определенные тестовые воздействия. Ключевым вопросом при создании новых или использовании уже существующих методов контроля является вопрос выбора таких ИП, чтобы можно было с достаточной степенью достоверности дать качественную оценку безотказности готового устройства. 

Как известно, в материалах ИЭУ про­хо­дят дег­ра­да­ци­он­ные про­цессы, но с чрез­вы­чай­но ма­лой ско­рос­тью, и ак­ти­ви­зи­ру­ют­ся они лишь при силь­ных внеш­них воз­дей­стви­ях (тем­пе­ра­тур­ных, ра­ди­а­ци­он­ных и пр.). Поэтому про­дук­тив­ным пред­став­ля­ет­ся под­ход к прог­но­зи­ру­ю­ще­му кон­тролю, рас­смат­ри­ва­ю­щий ка­тас­тро­фи­чес­кие от­ка­зы как ис­тин­но вне­зап­ные, т.е. про­ис­шед­шие вслед­ствие ак­ти­ви­за­ции оп­ре­де­лен­ных скры­тых де­фек­тов под воздей­стви­ем ком­плек­са дес­та­би­ли­зи­ру­ю­щих фак­то­ров. При та­ком под­хо­де по­ня­тия "ста­ре­ние", "ре­сурс" и т.д. те­ря­ют свой классический смысл. В данной работе предлагается ресурс определять как отрезок времени, в течение которого изделие может безотказно проработать с определенной доверительной вероятностью. Тогда интенсивность отказов λ, определяющая  вероятность безотказной работы, зависит от уровня внешних воздействий (вектор В) и количества скрытых дефектов в изделии (вектор Д):

λ = f(В, Д) (1)

Один из способов оценки характеристик надежности и проверки информативности параметров – применение ускоренных испытаний, при предложенном подходе также приобретает новый смысл. Для выявления изделий с повышенным количеством скрытых дефектов следует так подобрать компоненты вектора В, чтобы интенсивность отказов λ повысилась до такой степени, чтобы за обозримый промежуток времени могли быть выявлены изделия с неблагоприятными сочетаниями компонентов вектора Д.

  Под влиянием различных факторов свойства материалов имеют тенденцию к изменению в различной степени. Предсказать техническое состояние ИЭУ в предстоящий период эксплуатации можно, если указанные изменения своевременно выявляются путем измерения некоторого количества таких параметров, в значениях которых они однозначно отражаются. Т.е. измеряемые параметры должны быть информативны даже для малой партии ИЭУ.

Однако оказалось, что в большинстве случаев функциональные характеристики устройств (приведенные в ТУ) слабо информативны в смысле отражения скрытых дефектов материалов ИЭУ. Это объясняется их назначением – описание выполнения ИЭУ предписанных функций, а не особенностей поведения свойств материалов.  Более того, теоретические исследования процессов формирования требуемых свойств материалов в период производства еще недостаточны для расчета результирующих значений их характеристик после завершения процесса изготовления устройства в целом. Поэтому так важно найти путь к прогнозирующим оценкам индивидуальных технических свойств ИЭУ. Задача эта сложная и комплексная, включающая кроме технических и технологических аспектов реального производства еще и фундаментальные теории строения вещества и взаимодействия ОК с окружающей средой.

Таким образом, чем точнее связь какого либо ИП со сроком службы (ресурсом), тем ближе этот параметр по свойствам к некоему идеалу (идеальному информативному параметру – ИИП). При классическом под­хо­де к контролю ИИП - это параметр, од­ноз­нач­но свя­зан­ный со вре­ме­нем на­ра­бот­ки на от­ка­з.

С учетом особенностей прогнозирующего контроля современных ИЭУ, в главе выбирается (предлагается) подход к контролю и разрабатывается другое определение ИИП. В основе предложенного подхода находится очевидное утверждение о том, что безотказность, формируемая физическими закономерностями и явлениями при создании ИЭУ (движение электронов в твердых телах, поляризация диэлектриков, диффузия и пр.),  будет иметь нужные характеристики, если выполняется необходимое условие - свойства материалов и параметры внешних воздействий находятся в известных пределах. Во время эксплуатации выполнение этого требования не всегда выполнимо. При таком подходе  прогнозирующий контроль - это контроль, по результатам которого, дается качественная оценка безотказного функционирования ОК в специфических эксплуатационных условиях.

  Прежде всего, для решения поставленной в работе задачи целесообразно максимально упростить конечную цель контроля и получать его результат в бинарном виде: изделие либо надежно, либо потенциально ненадежно. В соответствии с этим и определение ИИП должно отражать бинарный результат контроля и предлагается в следующей формулировке: ИИП - па­ра­метр, при­ни­ма­ю­щий од­но значение (например, 0), если ОК потенциально ненадежен, и другое значение (например, 1), если ОК надежен (т.е. способен безотказно выполнять свои функции в специфических условиях эксплуатации в течение заданного периода).

  Такое определение представ­ляется более уп­ро­щен­ным по сравнению с определением, формулируемым при классическом подходе к контролю, но бо­лее по­лез­ным для прак­ти­ки контроля. Использование предложенного определения ИИП позволит разработать простые и эффективные методики классификации ОК по группам качества, в том числе малой партии ИЭУ.

  Основные характеристики классического и предложенного подходов к прогнозирующему контролю, позволяющие понять их основные особенности и различия, отражены на рисунке 1.

Рис. 1 Основные характеристики классического и предложенного подходов

к прогнозирующему контролю

Далее в главе проводится анализ основных дефектов и возникающих в связи с ними отказов ИЭУ,  с учетом того, что устройство представляет собой  единое целое двух взаимосвязанных частей: функциональной, т.е. непосредственно кристалла (полупроводник, окисные слои, межсоединения и контактные площадки) и конструкционной (корпус, выводы, подсоединения к контактным площадкам).

  Проведенный анализ позволил заключить, что отказы конструкционной части в основном обнаруживаются при выходном контроле на предприятиях изготовителях. Более сложной и актуальной задачей представляется исследование глубинных проявлений дефектов функциональной части ИЭУ на физическом уровне. Далее проводится оценка влияния дефектов материалов на функциональные свойства ИЭУ, т.е. скрытых дефектов, имеющихся в толще полупроводниковой структуры, которые  часто не могут быть обнаружены стандартными процедурами выходного контроля.

  Прямые физические методы контроля и анализа свойств материалов обладают высокой достоверностью и эффективностью, однако их сложность и низкая производительность вызвали необходимость применения таких методов и средств обнаружения скрытых дефектов, которые соответствовали бы требуемому уровню достоверности результатов и ритмам современного производства.

  Этим обусловлено применение нестандартных неразрушающих методов для контроля индивидуальных технических свойств ИЭУ. Последующий анализ подходов, методов и систем контроля качества ИЭУ позволил сделать вывод, что применение электрофизических методов (например, в качестве информативных параметров выступают вольтамперные характеристики) может привести к оптимальным результатам прогнозирующего контроля. В основу электрофизических методов положен принцип выявления у ОК набора параметров, косвенно характеризующих близость его технического состояния требуемому состоянию, путем сопоставления измеренных электрофизических характеристик с их эталонными значениями.  Основная практическая ценность электрофизических методов заключается в возможности оперативного технологического контроля с целью выявления потенциально ненадежных ИЭУ на этапе их изготовления. 

В главе 2 проведена процедура выбора информативных параметров из реальных функциональных параметров ИЭУ пригодных для прогнозирующего контроля. Разработана многоуровневая модель ИП. Определены внешние воздействия на ОК, которые в большей степени влияют на исходные дефекты, от которых, в свою очередь, зависят функциональные свойства ИЭУ.

Cвязь уровня дефектности материалов ИЭУ с информативными параметрами проверялась по предложенной и представленной на рисунке 2 логической последовательности, где:    - электрофизические параметры полупроводника (время жизни неосновных носителей τ, их подвижность μ и т.д.), - электрические параметры элементов устройства (коэффициент усиления транзисторов по току β и т.п.) и   - функциональные параметры устройства (времена задержки tOUT , коэффициент усиления по напряжению ku и т.п.).

 

Рис. 2 Логическая последовательность моделирования связи дефектов материалов ИЭУ с ИП

При разработке модели выбора ИП были использованы  возможности математического аппарата критериальных оценок. 

Для полноты математической модели потребовалось определить принцип оптимальности, используя определение ИИП со строго заданными свойствами (критериями предпочтения К). Принцип оптимальности в данной модели заключается в выборе ИП, которые по свойствам были бы наиболее близки к ИИП. Тогда разница между свойствами ИИП и реального параметра может служить обоснованной критериальной оценкой информативности последнего.

  В соответствии с этим задача построения оптимального вектора ИП в формализованном виде может быть представлена формулами:

  Выбор = {{Уi}, {Оj}, {Xk}}; i =; j =; k =  (2)

  LУi = {=, ≠, ~}; LОj = {< , >, ≤ , ≥  , <<},  (3) 

где: Уi и Оj – множества условий и ограничений соответственно, определяемые соотношениями вида LУi и  LОj;  X – множество показателей качества; k – индексы выбранных для учета показателей качества.

Далее определяются условия (Уi)  и ограничения (Оj), которым должны соответствовать как реальные ИП, так и методы контроля. Например: использование неразрушающих методов контроля (1); возможность оценки технического состояния устройств по мгновенным значениям ИП (2); инвариантность метода выбора ИП к технологиям и функциональному назначению ИЭУ (3); возможность по числовым величинам ИП различать объекты контроля по уровню исходных дефектов (4); минимальная взаимокоррелированность ИП (5).

Согласуясь с определением ИИП и с учетом введенных условий и ограничений свойства  ИИП определяются  как критерии предпочтения К:

- нечувствительность к помехам (величина ИИП не должна изменяться под воздействием помех, уровень которых оговорен в ТУ);

- нечувствительность к внешним дестабилизирующим воздействиям, а  также к условиям измерения;

- нечувствительность к естественному разбросу электрических параметров  ИЭУ, не связанному со скрытыми дефектами (например, коэффициент усиления операционного усилителя может находиться в диапазоне 100000...300000, и этот разброс не должен влиять на значения ИИП);

- функциональная интегральность (в значениях ИИП в равной степени должны отражаться состояния каждой функциональной части ИЭУ);

- структурная интегральность (в значениях ИИП в равной степени должны отражаться все виды дефектов).

Далее в главе проводится анализ совокупности реальных параметров ИЭУ на соответствие критериям предпочтения К. Это характеристики питания (токи потребления, питающие напряжения и т.д.), функциональные характеристики (коэффициент усиления, параметры быстродействия и т.д.), шумовые характеристики и характеристики p-n переходов (обратные токи и т.д.). В результате анализа (по экспертным оценкам, приведенным в литературных источниках) определено, что наиболее близкими к ИИП оказались такие параметры, как инфранизкочастотный шум (ИНЧШ), динамические токи потребления (Iдин) и  критические питающие напряжения (Екр.). Причем, эти параметры могут использоваться  для контроля ИЭУ как аналогового, так и цифрового типов, что соответствует одному из вышеприведенных условий об инвариантности метода контроля относительно технологии изготовления. (Критическое питающее напряжение – это измеренная величина снижаемого от номинального значения напряжения питания, при котором наступает первый сбой в функционировании устройства). 

Однако, оказалось, что указанные параметры, обладают отрицательными свойствами и не соответствуют ИИП по таким критериям как независимость от внешних воздействий и режимов измерений. Как способ приближения  к свойствам ИИП по данным критериям далее разрабатывается многоуровневая модель ИП. 

Многоуровневая модель ИП

Введем понятие уровня для ИП. За ИП первого уровня принимается один из выбранных выше реальных параметров ИЭУ.

В качестве ИП второго уровня выбирается динамическая реакция параметра первого уровня на внешнее воздействие или режим измерения.

,

  ,  (4)

 

где:  Bi  – внешнее воздействие (или режим измерений) i-ой природы; индекс (’) означает нечувствительность параметра к данному воздействию; – вектор оптимальных ИП по показателям качества из всего множества  { Xk }.

Этапы построения многоуровневой модели:

1.  Из ИП электрической природы строится оптимальный вектор:

, (5)

  где оператор opt означает выбор из вектора параметров по показателям качества из множества {Xk} в соответствии с критериями предпочтения К.

  2. По дополнительным критериям (исходя из  практического применения модели и др.) проводится усечение вектора до набора ИП первого уровня .

3. Для ослабления влияния естественного разброса параметров ИЭУ и внешних дестабилизирующих факторов в качестве ИП второго уровня выбираются зависимости ИП первого уровня от внешних воздействий или режимов измерения:

  (6)

В качестве ИП последующих уровней принимаются характеристики ИП второго уровня (линейность/нелинейность, скорость изменения, характеристики гистерезиса и пр.). 

Параметры различных уровней должны быть коррелированны, но охватывать они могут разный круг внутренних дефектов.

Для экспериментальной проверки многоуровневой модели,  в качестве ИП первого уровня в работе используются Екр. Обоснованием для такого выбора послужило следующее - при снижении напряжения питания многочисленные обратные связи (соответствующие схемотехническим решениям  ИЭУ) ослабляются, и дефекты более ярко проявляются в значениях контролируемых параметров. Выбор сделан, в том числе, и из соображений практической реализации контроля.

  Далее в главе определено, что основными свойствами, применяемых  при контроле ИЭУ внешних воздействий, являются следующие свойства: воздействие должно выявить степень устойчивости ИЭУ к  внешним  возбуждениям; быть неразрушающим ОК воздействием; должно реализовываться оперативно и достаточно простыми средствами.

При проведении экспериментов (рис. 16)  в качестве внешних воздействий на ОК в работе использовались температурные циклические нагрузки, в отношении которых определено следующее. Основной результат воздействия тепловой энергии состоит в изменении, практически, всех свойств материалов ИЭУ (проводящих, полупроводниковых, изоляционных) вследствие их температурной зависимости. После снятия циклического (неразрушающего) температурного воздействия на ИЭУ свойства его материалов должны восстанавливаться, если к этому не возникает препятствий, таких как, например, нарушение регулярности кристаллической решетки в объеме твердых тел устройства, поверхностные загрязнения полупроводниковых материалов примесями, механическое защемление объема материала в разных направлениях. Между импульсами температурного воздействия на ИЭУ возникает временно существующее состояние структуры его материалов со случайно упорядоченными внутренними связями и напряжениями.  Характер этих состояний индивидуален для каждого ИЭУ и определяет свойство безотказности (как разновидность показателя надежности). Важно то, что эти состояния определяются непрерывным контролем ИП.

Можно ожидать, что получаемые зависимости термодинамической природы (гистерезис и его характеристики) будут полезны для определения технического состояния ИЭУ (формула 14). Конечно не сама зависимость материала ИЭУ как твердого тела, а опосредовано возникающая зависимость одного из ИП электрической природы от температурных нагрузок на ОК. В сочетании с ИП электрофизической природы они должны существенно повысить достоверность оценки потенциальной безотказности путем введения в дополнение к мгновенным характеристикам квазиинтервальных (т.е. измеряемых не при длительных испытаниях на безотказность, а в ходе относительно кратковременных операций, например, термоциклирования).

 

В главе 3 представлена разработка метода контроля на основе использования критических питающих напряжений в качестве ИП первого уровня (в частности, определены ИП второго уровня - частотные зависимости Екр.). Показана связь критических питающих напряжений с критериальными функциональными параметрами устройств различных технологий изготовления и дефектами материалов.

Критериальным считается тот параметр или набор параметров, выход значений которых за установленные границы приводит к потере работоспособности ИЭУ.  Указанные границы не обязательно те, что  установлены в ТУ, т.к. устройство может оказаться работоспособным при выходе значений параметров за пределы паспортных данных.

Модель связи Екр  с исходными дефектами ИЭУ

Целью моделирования является теоретическое обоснование возможности использования Екр в качестве ИП первого уровня для технического контроля как цифровых, так и аналоговых устройств. Для устройств различных технологий изготовления разрабатывается общий подход к исследованию зависимости величины Екр от разброса параметров исходных материалов, а также технологических дефектов, возникающих  в  процессе изготовления ИЭУ.  Суть метода критических питающих напряжений заключается в понижении напряжения питания от номинального значения до того, когда произойдет первый сбой в работе ИЭУ при одновременном ее тестировании (контроле).

Основные моменты предлагаемого подхода поясняются схемой, представленной на рисунке 3. Прежде всего, определяется ключевой процесс (и параметры этого процесса), происходящий в ОК при снижении питания, от которого зависит работоспособность ОК. Определяется минимальный набор критериальных параметров процесса. Далее определяется вид зависимости критериальных параметров от напряжения питания и от параметров тестового воздействия. С использованием полученной зависимости определяется такое напряжение питания, при котором критериальные параметры перестают удовлетворять условиям работоспособности ОК.

Рис. 3 Схематическое представление общего подхода к исследованию

связи величины Екр с исходными дефектами ИЭУ

Информативность Екр для устройств КМОП технологии

Для КМОП инвертора теоретически работоспособность сохраняется при снижении напряжения питания (VDD) почти до 0 В. Однако, вследствие быстрого роста задержек (стремящегося к  ∞ при VDD  → 0) отказ инвертора при тестировании реальными сигналами с частотой F наступает при VDD  >  0.

Общее выражение для Екр в КМОП инверторе:

  , (7)

где: F – входная частота; tOUT – задержка распространения сигнала.

Из формулы (7) видно, что критическое питающее напряжение зависит от  частоты тестового сигнала и это является недостатком Eкр как ИП. Однако в работе показано, что для КМОП ИЭУ сама эта зависимость Eкр (F) является информативной (параметром второго уровня) и позволяет построить методику обнаружения скрытых утечек.

Для моделирования работы КМОП инвертора (рис. 4,а) при снижении напряжения питания проводится анализ работы униполярного транзистора с коротким каналом. Прежде всего, составляется аналитическое выражение для важнейшей характеристики КМОП ИС – задержки распространения сигнала.

Первоначально определяется вспомогательная величина (граничное время передачи):

(8)

где:

- напряжение и ток стока каждого транзистора в начале режима насыщения; – пороговые напряжения n- и p-канального транзисторов соответственно; λ1 – аргумент сопротивления открытого канала; nN, nP – индексы скорости насыщения МОП-транзисторов.

Исследовано поведение инвертора как при входном  воздействии в виде меандра, так и при воздействии с затянутыми фронтами (рис. 4,б), что характерно для работы внутренних элементов ИЭУ.

Если длительность фронта входного сигнала tT < , то задержка распространения оценивается со­отношением:

  (9)

где,  .

Если фронт tT > , то отсчет времени производится от нулевой величины до 30%-го уровня VDD, а задержка распространения подсчитывается согласно:

  (10)

где,

 

а)  б)

Рис. 4 КМОП инвертор и его выходная характеристика

Из (9 и 10) следует, что задержка явно определяется величинами напряжения питания VDD и относительных напряжений UTN и UTР МОП-транзисторов n- и р-типов в комплементарной паре.

  При снижении VDD (рис.5,a) происходит рост td и tOUT, причем с индивидуальными отличиями каждого экземпляра КМОП ИС, поскольку величина tOUT зависит от скорости насыщения, напряжений и токов режима насыщения и других  величин.

Рис. 5 Формы сигналов на выходе КМОП инвертора и расчетная частотная

характеристика ΔЕкр

  При снижении VDD время перезаряда эквивалентных емкостей (СL) через n- и р-канальные транзисторы возрастает вследствие уменьшения протекающих через транзисторы токов и роста постоянных времени. По мере приближения  напряжения питания и амплитуды входных сигналов к уровню пороговых напряжений токи через транзисторы начинают убывать очень быстро.

При низких частотах входных сигналов (τIN » tOUT) критическим питающим напряжением Екр будем считать такое напряжение питания VDD, при котором амплитуда сигнала на выходе инвертора ниже порога чувствительности VTR (рис.5,а) каскада сравнения (компаратора) устройства контроля.

На высоких частотах (где τIN ≤ tOUT) критическим питающим напряжением Екр будем считать величину напряжения питания, при котором, вследствие запаздывания распространения сигнала, происходит такой по времени сдвиг выходных импульсов инвертора относительно входных, что каскад сравнения устройства контроля регистрирует сбой (рис.5,б).

Частотные характеристики Екр  для ИЭУ КМОП технологии

Теоретическая оценка частотной зависимости запаса критического питающего напряжения (разность между номинальным напряжением питания и величиной Екр)  ΔЕкр= Eном– Eкр  приведена на рисунке 5,в.

В результате теоретического моделирования установлено, что чем меньше частота тестового сигнала, тем при более низких напряжениях питания КМОП инвертор оказывается работоспособным. Частотная зависимость ΔЕкр(F) будет иметь вид, представленный на рисунке 5,в. 

В логарифмическом масштабе частот низкочастотная ветвь ЧХ будет иметь вид наклонной прямой (рис. 6). Абсолютная величина Екр на фиксированной частоте определяется пороговыми напряжениями МОП-транзисторов.

Рис. 6 Зависимость ЧХ  Екр  КМОП инвертора от сопротивления утечки Rут

Если ввести в модель утечки (рис. 4,а), как наиболее характерное проявление внутренних дефектов КМОП ИЭУ, то ЧХ в низкочастотной области будет уже иметь вид не наклонной, а горизонтальной прямой, уровень которой тем выше для Екр (рис. 6) и тем ниже для ΔЕкр (рис. 14), чем больше утечки. Теоретически показана высокая чувствительность Екр к этому дефекту: возможно обнаружение утечек величиной до 1 ГОм. Более того, если инвертор с утечками содержится внутри устройства и недоступен со стороны внешних выводов, утечки в нем все равно отражаются в Екр.

На основе проведенного теоретического анализа показано, что вид частотной характеристики Екр(F) отражает качество функционирования КМОП инвертора и чувствителен как к электрофизическим параметрам полупроводникового материала, так и к наличию дефектов, в частности, приводящих к сдвигу пороговых напряжений, росту утечек,  а  также  к  росту  собственных  и паразитных

емкостей.

Таким образом, показано, что Екр являются информативными параметрами, соответствующими свойствам структурной и функциональной интегральности, что определено ранее как свойства ИИП (критерии предпочтения).

Данные экспериментов (рис. 14) и теоретические результаты, представленные на рисунке 6 использованы в работе для обоснования верификации полученных моделей и методик контроля относительно такого дефекта как утечки. Результаты моделирования использовались также и при разработке методики выбора частот тестирования при построении методик контроля.

Информативность Екр для устройств биполярной технологии

Применительно к ИЭУ на биполярных транзисторах величина Екр  связана с характером падения коэффициента усиления ku при снижении коллекторного напряжения.

Модель, связывающую  Екр со спадом усилительных свойств ИЭУ при снижении напряжения питания, можно представить в виде обратной функции:

(11)

Моделирование для устройств аналогового типа проводилось с использованием модели Эберса-Молла, отражающей изменение электрических характеристик биполярных транзисторов в широком диапазоне электрических режимов вплоть до насыщения. Затем, на основе известных режимов работы по постоянному току, определяются усилительные свойства транзистора.

Обоснование структурной интегральности Екр проведено на основании связи параметров модели Эберса-Молла с электрофизическими параметрами полупроводника ().

Так, например, в схеме с общей базой коэффициент передачи тока:

  α = γκ ,  (12)

где:  γ - уровень  инжекции  неосновных  носителей  через эмиттерный переход (определяется временем  жизни неосновных носителей заряда τ; диэлектрической постоянной ε0; диэлектрической проницаемостью полупроводникового материала ε; толщиной слоя базы  w; площадью эмиттерного перехода S; коэффициентом диффузии неосновных носителей D; высотой потенциального барьера эмиттерного перехода Δφ0);

κ - коэффициент переноса носителей через базу (существенно зависит от неоднородностей концентрации примесей в объеме электрода базы планарного транзистора таких как, например диффузионная длина пробега неосновных носителей L и коэффициент неоднородности легирования области базы η).

  В результате моделирования работы  усилительного каскада на биполярном транзисторе была выявлена существенная зависимость коэффициента передачи транзистора по току β  в схеме с общим эмиттером от времени жизни неосновных носителей τ. При этом наибольшая чувствительность наблюдается при  небольших значениях напряжения. В этой области отмечен и наибольший разброс коэффициента усиления ku транзисторного каскада в схеме с общим эмиттером при смене экземпляров однотипных транзисторов. Наличие отрицательной обратной связи по току обуславливает слабое влияние параметров транзисторов на коэффициент передачи каскада при  номинальном напряжении питания. Отмечено, что при снижении питающего напряжения чувствительность коэффициента передачи к индивидуальным особенностям ИЭУ возрастает, т.е. сами условия измерения Екр способствуют проявлению скрытых дефектов электронных компонентов.

  Таким образом, структурная интегральность Екр как ИП обоснована.

Функциональная интегральность. Фор­ми­рование Екр в ИЭУ биполярной технологии рассматривается на примере входного каскада операционного усилителя. Коэффициент передачи по напряжению такого каскада является функцией вида:

(13)

Рис. 7 Связь параметров схемы  дифференциального каскада с напряжением питания

где: α - коэффициент передачи тока транзисторов в плечах дифференциальной пары в схеме с общей базой; Rнэ - эквивалентное сопротивление нагрузки дифференциальной цепи в режиме малого сигнала.

Моделирование зависимостей перечисленных параметров входного  каскада операционного усилителя от напряжения питания показало, что при достижении  уровня Екр наблюдается резкое падение их значений (рис. 7). 

Следовательно, при идентичных параметрах транзисторов снижение основных функциональных свойств входного каскада происходит практически одновременно. В случае неидентичности  (индиви­ду­альных отличий транзисторов, уровня дефектности материалов) снижение функциональных свойств определяется компонентом с  наибольшей дефектностью. Обнаружение дефектных каскадов может быть осуществлено посредством измерений со стороны внешних выводов ИЭУ. 

  Таким образом, показано, что практически все наиболее важные параметры ИЭУ являются функциями электрофизических свойств материалов и электрических режимов. Это, в свою очередь, позволяет выявить дефектность материалов конкретного ОК путем измерения некоторого набора его электрических характеристик при определенных режимах работы.

Частотные характеристики Екр для ИЭУ биполярной технологии

Если считать параметры модели, представленной выше в обобщенном виде формулами (11...13), частотнонезависимыми, то величина Екр  также не будет зависеть от частоты (рис. 8, кривая а). Однако на практике ЧХ Екр не имеет вид горизонтальной прямой. Т.к. во-первых, во всех электронных устройствах присутствуют паразитные емкости (межпроводниковые емкости, входные и выходные емкости усилительных элементов и пр.). На перезаряд этих емкостей тратится время, поэтому все ИЭУ имеют предельную рабочую частоту. При постоянной емкости предельная частота примерно пропорциональна току перезаряда. А так как при снижении питающего напряжения падают и токи, перезаряжающие емкости, эта предельная частота также падает с уменьшением напряжения питания. Как результат этого в области высоких частот Екр будет расти с ростом частоты по закону, практически совпадающему с обратной функцией закона изменения IЭ(ЕП) (рис. 7), как показано на рисунке 8 (кривая б). При этом верхняя точка кривой будет соответствовать номинальному напряжению питания Еном.

Рис. 8. Формирование ЧХ Екр для ИЭУ биполярной технологии

Во-вторых, сами по себе усилительные свойства транзисторов падают с ростом частоты. Это накладывает отпечаток на форму ЧХ Екр (рис. 8, кривая в).

Наконец, сами паразитные емкости в полупроводниковых структурах нелинейно зависят от напряжения питания, что еще более усложнит форму наклонной части ЧХ.

Таким образом, не только уровень Екр на низких частотах является индивидуальной характеристикой ИЭУ, но и положение и вид наклонной части ЧХ зачастую обладают гораздо большей индивидуальностью относительно указанных характеристик.

Построенные модели зависимости критериальных параметров ИЭУ от напряжения питания показали идентичность подхода к контролю устройств различных технологий изготовления, что определено ранее  как одно из условий в модели выбора ИП – инвариантность ИП к технологиям изготовления и функциональному назначению устройства.

Обобщенные частотные характеристики

Если бы Екр не имели частотной зависимости, можно было бы, например методами статистического анализа, получить порог разбраковки. При наличии такой частотной зависимости ЧХ должна лежать в пределах определенного коридора с нечеткими границами. Причем, конфигурация этого коридора может определяться не раз и навсегда, а каждый раз в ходе измерения нового типа устройств.

На рисунке 9 приведены основные виды ЧХ Екр для КМОП ИС и ИЭУ биполярной технологии, встретившиеся на практике при проведении экспериментов (рис. 11, рис. 12 и рис. 13). Приведенные кривые име­ют две характерные области: область "изгиба" (выхода ЧХ на горизонтальный участок) и область “скачка”.

Рис. 9  Типичные частотные  характеристики Екр

Положение области "изгиба" на ЧХ информативно и косвенно говорит о наличии и величине внутренних утечек. Чем ниже и левее расположена эта область, тем меньше утечки в ИЭУ, т.е. тем она надежнее.

  Область “скачка”  теоретически не является признаком потенциальной неисправности, а лишь большой разности пороговых напряжений n- и p- канальных транзисторов, составляющих КМОП структуру. Тем не менее, если учесть, что в современных ИС n- и p-  канальные транзисторы имеют примерно равные по абсолютной величине пороговые напряжения, то наличие такой области может свидетельствовать о загрязнениях в кристалле или нарушениях в технологии изготовления. В этом случае само наличие области "скачка" в частотной характеристике свидетельствует о потенциальной ненадежности ОК. Таким образом, основным источником информации будет форма кривой частотной зависимости Екр, т.е. ИП третьего уровня.

  Если наличие ярко выраженной области "скачка" может служить однозначным указанием для отнесения ОК к группе потенциально ненадежных, то для классификации по области "изгиба" потребуется введение нечетких порогов.

Таким образом, в главах 2 и 3 разработан метод контроля, ядром которого является многоуровневая модель информативных параметров и, в котором, в качестве ИП первого уровня выступают критические питающие напряжения, а последующих уровней – их зависимости от внешних воздействий и режимов измерений и характеристики этих зависимостей (линейность/нелинейность, скорость изменения, характеристики гистерезиса и др.).

В главе 4 приведены результаты разработки программно-аппаратного обеспечения системы контроля качества ИЭУ.

Теоретической основой  для создания системы явилась разработанная многоуровневая модель ИП, когда в качестве ИП первого уровня выступают Екр и далее их зависимости от режимов измерений и внешних факторов, а также характеристики этих зависимостей. На рисунке 10 представлена структура автоматизированной системы контроля качества ИЭУ.

Подключающее устройство (ПУ) обеспечивает унификацию сопряжения различных объектов контроля с тестирующим комплексом. В диссертации приведена методика построения и примеры ПУ для ИЭУ различных технологий изготовления. Рассмотрены особенности контроля аналоговых устройств цифровыми средствами контроля, главным из которых является то, что с помощью ПУ должен обеспечиваться по возможности полный контроль режимов функционирования ОК

Программное обеспечение (ПО) состоит из двух частей: управляющей программы и программного обеспечения центрального компьютера. Первая часть, находящаяся в постоянном запоминающем устройстве контроллера, осуществляет непосредственное управление аппаратурой измерительной установки  и  обменом  данными  с  центральным  компьютером. Вторая реализует

алгоритмы контроля и взаимодействия с оператором, и может меняться в зависимости от целей, объектов и алгоритмов контроля:

  драйвер взаимодействия с аппаратурой обеспечивает передачу команд через интерфейс в установку контроля и прием результатов измерений, а также задание режима работы сложных ОК через программатор;

  банк методик контроля обеспечивает необходимую последовательность управляющих воздействий на аппаратуру в зависимости от выбранного объекта и методики контроля;

  каталог сигнатур содержит эталонные значения сигнатур для конкретного типа ОК и набор характерных неисправностей. Совокупность каталогов всех контролируемых микросхем составляет единую базу данных, система управления которой, обеспечивает все основные функции:  добавление, удаление и редактирование записей;

модуль обработки статистических данных обеспечивает расчет статических параметров и построение распределений при исследованиях репрезентативных выборок ОК. Программное  обеспечение позволяет  хранить  данные  об

Рис. 10 Структура СКК ИЭУ

эталонных подписях микросхем, считывать подписи проверяемой микросхемы

с аппаратного комплекса (MARGIN-2 - контроллер - ПЭВМ) через  последовательный порт и производить сравнение с эталоном;

  модуль взаимодействия с оператором и отображения информации использует  специально разработанный оконный интерфейс для взаимодействия с пользователем, и вывода результатов тестирования.

Блок контроля Margin-2

Функционально-параметрический контроль в СКК обеспечивает специализированное оригинальное устройство  MARGIN-2, принцип работы которого основан на совместном использовании сигнатурного анализатора и  метода критических питающих напряжений. На способ контроля автором получен патент на изобретение (в соавторстве). Устройство MARGIN-2 содержит следующие функциональные блоки: плату генератора тестовых последовательностей; плату компараторов; плату сигнатурного анализатора; блок индикаторов;  блок питания. В работе приведена адаптация MARGIN-2 к тестированию ОК аналогового типа. Технические характеристики устройства приведены в приложении к работе.

Программатор

Специально разработанный, и функционирующий в составе СКК программатор БИС памяти и синтезаторов частоты имеет возможность многократно менять настроечную информацию ОК в соответствии с заданным алгоритмом, в ходе самого процесса контроля. Процедура контроля  синтезаторов разбивается на два этапа: программирование коэффициентов деления посредством программатора, а затем тестирование с применением сигнатурного анализатора. При этом, применение разработанного на основе многоуровневой модели ИП метода, возможно как на этапе программирования, так и на этапе тестирования, что позволяет более точно диагностировать потенциальную ненадежность ОК. В диссертации описано конфигурирование сложных ОК (таких например, как  синтезаторы частот). (В приложении к диссертации приведены технические характеристики блоков СКК).

  Затем в работе дано описание программного обеспечения СКК, а в приложении к диссертации приведены алгоритмы программ управления.

 

В последней, пятой главе приведены данные экспериментов, позволивших проверить справедливость теоретических выкладок, моделей и принципов,  обоснованных и разработанных в диссертации.

  В качестве ОК в экспериментальных исследованиях использовались ИЭУ цифрового и аналогового типов.

Методика выбора высоконадежных ИЭУ

Прежде всего, приведены результаты многочисленных экспериментов, которые проводились на статистически значимых репрезентативных выборках.  Основной отличительной чертой этих экспериментов явилось наличие нулевого провала в распределении величин Eкр и близость профиля распределения к виду  распределения ИИП (рис. 1), что позволило сформулировать первый пункт методики выбора: порог разбраковки ОК по величине Eкр необходимо располагать в середине нулевого провала распределения.

Второй пункт предлагаемой методики. Для выявления наиболее стабильных экземпляров ИЭУ выборку из правой части распределения следует подвергнуть внешним воздействиям  (термоциклированию) в рабочем диапазоне температур с динамическим измерением величин Eкр. Тогда отбор ИЭУ производится по формуле 14. Эталонная площадь петли гистерезиса определяется в ходе статистических испытаний. Не имея эталонных значений, необходимо провести 4-5 термоциклов, по результатам которых (ИП третьего уровня – характеристики зависимостей Екр(t°C)) отобрать экземпляры с неизменной площадью петли гистерезиса или наименьшей - третий пункт методики.

При отсутствии возможности проведения статистических испытаний, а также при входном контроле, необходимо более глубокое изучение ОК, в частности, изучение типовых частотных характеристик Eкр (ИП второго и третьего уровня), выделение ОК с аномальным видом ЧХ и изучение причин такого аномального вида.

Экспериментальные испытания зависимости Екр от режимов измерений

  Измерения частотных характеристик ΔЕкр(F) для КМОП ИС различных производителей проводились в широком диапазоне рабочих частот (рис. 11).

Рис. 11 Группирование характеристик ИС различных производителей

На рисунках 12 и 13 приведены зависимости ΔЕкр(F) соответственно для сдвоенного аналогового компаратора (LM2903D) и сдвоенного операционного усилителя (MC3202VD), которые соответствуют рисунку 9. 

Рис. 12 График зависимости ΔЕкр(F) для микросхем LM2903D

 

Рис. 13 График зависимости ΔЕкр(F) для ИЭУ MC3202VD

  Можно отметить, во-первых, что в интервале низких частот (0.1…10 кГц) заметны индивидуальные различия поведения величин ΔЕкр в партии ИЭУ (рис. 11). Во-вторых, что общий характер изменения ΔЕкр от частоты входной тестовой последовательности  подтверждает теоретические предположения о снижении запаса ΔЕкр на высокочастотном участке (рис. 12 и рис.13). И, в-третьих, чем выше запас  ΔЕкр  в низкочастотной области, тем он меньше в области высоких частот.

  Экспериментальная оцен­ка обусловленности запаса критических напряжений ΔЕкр уровнем проводимостей утечек (рис. 14) показала чувствительность ΔЕкр  на низких частотах к наличию утечек любого вида.

  При проведении исследований были обнаружены экземпляры ИЭУ с аномальными значениями ΔЕкр. Так на рисунке 15 представлены зависимости Екр(F) для надежных устройств и потенциально ненадежных ОК. Из вида ЧХ следует, что потенциально ненадежные ИЭУ имеют пониженные значения ΔЕкр в  низкочастотной области и обнаружена существенно меньшая зависимость от частоты.  Наиболее вероятным дефектом этих экземпляров является частичный пробой охранных диодов у МОП транзисторов р- и n-типов соответственно.

Обобщенные результаты экспериментальных исследований зависимости ΔЕкр(F) для КМОП ИЭУ (74HC4051, 74HC4052, дешифраторов 74HC138, 74HC139, коммутаторов Analog Devices ADG419) отражены выше на рисунке 9.

Рис. 14 Результат влияния токов утечки

Рис. 15  Проявление дефектов КМОП ИС в частотной характеристике ΔЕкр(F)

Экспериментальные испытания зависимости Екр от внешних воздействий

Далее проверялась возможность использования для контроля  качества ИЭУ  циклического  воздействия положительных и отрицательных температур при одновременном динамическом контроле внутреннего состояния с помощью измерений величин Екр в диапазоне частот тестовых сигналов. Найдено, что циклическое воздействие на устройство (обладающее высоким качеством) дает циклический гистерезис, близкий к симметричному гистерезису. Для потенциально ненадежных ИЭУ отмечено возникновение явления "ползучести", когда гистерезис искажается, вытягиваясь вдоль оси внешних воздействий.

Для ИЭУ, независимо от технологии изготовления,  были зафиксированы общие закономерности (рис. 16), а именно, связь потенциальной безотказности ОК как собственно с величиной Екр, так и с параметрами гистерезиса температурной зависимости Екр (ИП третьего уровня):

П = {,S0,δS1,…,δSi,…,δSn,δE1,…,δEi,…,δEn},  (14)

где: – начальная величина критического напряжения; S0 – начальная площадь петли гистерезиса Екр(t°), возникающего при термоциклировании ИЭУ; δSi – изменения площади от цикла к циклу; δEi – дрейф Екр при термоциклировании, т.е. "пол­зу­честь" петли гистерезиса.

  а) б)

в)

Рис. 16 Изменение ΔЕкр при циклировании температуры

 

  При нагревании до + 50°C и охлаждении до –35°C с интервалом 1,5 секунды производилось измерение ΔЕкр(t°) с точностью ±0.005В в каждом цикле "нагрев-охлаждение".  Практически  все  экземпляры,  определенные ранее как надежные показали высокую устойчивость технического  состояния  ОК  к знакопеременным температурным воздействиям  (рис.16,а),  однако  имелись ИЭУ с признаками  усталостных  явлений уже на  4…5  термоциклах  (рис.16,б  и  рис. 16,в). Цифрами отмечены номера температурных циклов  (нечетные номера соответствуют циклам нагрева, а четные – охлаждения).

Полученные результаты дали основание считать, что гистерезисные явления, появляющиеся как результат реакции исходных дефектов на внешнее воздействие и отражаемые в изменениях значений Екр несут в себе диагностическую информацию о состоянии функциональных свойств ИЭУ. А связь изменений площади петли гистерезиса может служить дополнительным (как ИП третьего уровня) информативным параметром к Екр.

  Затем в главе рассматриваются вопросы подготовки экспериментов, такие как методика выбора частоты тестирования, возможности измерения внутренней температуры кристалла при термоциклировании и методика контроля, в том числе электронных узлов и блоков.

С помощью экспериментальных исследований проверено и подтверждено:

  • критическое питающее напряжение Екр. неравномерно распределено по частоте тестового сигнала;
  • подтверждено теоретическое предположение о высокой чувствительности Екр к наличию утечек в МОП-структурах n- и p- типов, а также к нестабильности пороговых напряжений длинноканальных и короткоканальных КМОП-инверторов;
  • подтверждена связь Екр с быстродействием КМОП ИЭУ, что позволяет сократить затраты времени на измерение этой характеристики по сравнению со стандартными способами;
  • экспериментально проверено и подтверждено, что Екр являются информативной характеристикой устройств любой технологии и позволяют обнаружить наличие неустойчивых (нестабильных) внутренних элементов ИЭУ и тенденции их изменений;
  • выбранные по многоуровневой системе информативные параметры (Екр – параметры первого уровня) позволяют оценить эксплуатационную ус­той­чивость не только группы ИЭУ, но и устройства, блока, системы.

  Отмечено, что СКК, может работать как самостоятельный комплекс, так и служить элементом более крупных систем контроля технического состояния ИЭУ, причем в качестве ИП второго уровня возможно использование кроме температурных и других внешних воздействий (например, радиационных).

В приложениях приведены: технические данные блока контроля и функциональная схема программатора СКК; алгоритмы программ управления СКК; экспериментальные данные контроля  технического состояния ИЭУ; акты внедрения практических результатов диссертационной работы.


ЗАКЛЮЧЕНИЕ ПО РАБОТЕ

  Выполненная диссертационная работа посвящена актуальной  проблеме создания электронных устройств повышенной надежности, одним из аспектов которой, является создание системы контроля качества полупроводниковых элементов и устройств вычислительной техники и систем управления. Задачей указанной системы является неразрушающий  контроль и анализ индивидуальных технических свойств ИЭУ, с последующим отбором из них высоконадежных  для долговременного  безотказного  функционирования  в  специфических

эксплуатационных условиях.

Основными научными и практическими результатами работы являются:

1. Многоуровневая модель информативных параметров.

2. Метод контроля интегральных электронных устройств на основе использования в качестве информативных параметров первого уровня критических питающих напряжений.

3. Теоретическое обоснование  информативности (относительно проявления скрытых дефектов) зависимостей критических питающих напряжений от режимов контроля.

4. Теоретическое обоснование информативности (по критерию безотказности) зависимости критических питающих напряжений от циклических внешних воздействий.

5. Теоретическое обоснование универсальности метода критических питающих напряжений для ИЭУ цифрового и аналогового типов.

6. Математические модели, определяющие связь физических параметров материалов ИЭУ с безотказностью их функционирования.

7. Теоретическое обоснование (подтвержденное экспериментами) возможности использования мгновенных характеристик (квазиинтервальных) при прогнозирующем контроле и индивидуальной оценке надежности ИЭУ,  с минимизацией потери достоверности относительно интервальных характеристик:

  • обоснована возможность прогнозирования технического состояния малой партии ИЭУ;
  • введено определение идеального информативного параметра и его свойств, как критериев оценки реальных параметров ИЭУ. 

8. Разработка и создание системы косвенного и неразрушающего контроля и анализа индивидуальных технических свойств ИЭУ, обеспечивающей выбор высоконадежных устройств:

  • методика построения адаптирующих устройств, при проверке аналоговых ИЭУ цифровыми контрольными приборами;
  • программно-аппаратный интерфейс СКК;
  • программно-аппаратные средства управления процессом контроля.

9.  Разработка методики выбора высоконадежных ИЭУ различных  технологий изготовления и степени интеграции.

10. Разработка моделей  поведения различных  ИЭУ в специфических  режимах  контроля (пониженные напряжения питания,  широкий диапазон частот входных сигналов), позволяющих создавать конкретные  методики контроля. 

11. Данные экспериментов, подтвердивших возможность использования для контроля качества ИЭУ циклического воздействия положительных и отрицательных температур при одновременном динамическом контроле внутреннего состояния ОК через значения измеренных величин критических напряжений в диапазоне частот тестовых сигналов.

12. Экспериментальные модели по подбору специфических режимов контроля для обеспечения максимального проявления дефектов материалов ИЭУ в параметрах электрофизической природы.

  Полученные в диссертационной работе научные результаты в совокупности представляют собой теоретическое обобщение и решение крупной научной проблемы оценки безотказности элементов вычислительной техники и систем управления, функционирующих в специфических условиях эксплуатации, решение которой имеет важное народнохозяйственное  значение.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Н. Выбор информативных параметров для прогноза состояния интегральных устройств //Комплексирование бортовых систем и новая информационная технология: тез. докл. 3-е Всес. совещ. – Ленинград. ЛИАП, 1990. - С.135.

2. Номоконова Н.Н. Поиск термодинамического параметра для определения ресурса микроэлектронных устройств: межвуз. сб. науч. тр. /Научные проблемы транспортных пространств и транспортной техники. - Хабаровск. ДВГАПС, 1994. - Часть 2. - С.83-86.

3. Номоконова Н.Н. Термодинамический характер информативного параметра для определения ресурса микроэлектронных устройств //Современные технологии и предпринимательство, региональные проблемы: тез. докл. Рег. научн. техн. конф. - Владивосток. ДВТИ, 1994. - С.293-294.

4. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Н. Применение термоциклирования для оценки устойчивости КМОП интегральных схем //Noise and Degradaion Processes In Semiconductor Devices (metrology, diagnostics, technology): тез. докл. Proceedings of International Seminar. - М: МЭИ, 1997. - С.328-334.

5. Номоконова Н.Н. Теоретическая оценка физического влияния дефектов на параметры устройств микроэлектроники: препринт. – Владивосток. ВГУЭС, 1997. – 22с.

6. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю.  Оценка ресурса полупроводниковых интегральных электронных устройств по информативным параметрам //Проектирование и технология электронных средств. - 2001. - №4. - С.43-47.

7. Номоконова Н.Н. Метод контроля качества полупроводниковых интегральных устройств и его практическое применение //Успехи современного естествознания - 2004. - №4. - С.46-47.

8. Номоконова Н.Н. Методы параметрической идентификации и искус­ственного разрыва цепи для контроля электрических параметров интегральных микросхем //Роль науки в повышении эффективности производства: тез. докл. Х краевая науч.-техн. конф. - Владивосток. ДВТИ, 1989. - С.64.

9. Номоконова Н.Н., Бумарин Д.П. Применение методов параметрической идентификации для диагностики неисправностей блока цветности и яркости бытовых телевизионных приемников //Проблемы конструирования, производства и обеспечения качества интегральных радиоэлектронных устройств: тез. докл. Республ. науч. техн. семинар. - М.: МДНТП, 1989. - С.149-150. 

10. Номоконова Н.Н. Многокритериальный подход  к  выбору  информативных  параметров полупроводниковых интегральных устройств: моногр. /Под общей ред. докт. техн. наук, проф. Ф.Н. Покровского. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1995. - 44с.

11. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Покровский Ф. Н. Обнаружение скрытых дефектов в аналоговых интегральных схемах //Надежность и контроль качества. – 1991. - N 3. - С.28-32.

12. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Н. КМОП интегральные схемы: формирование и оценка качества: моногр. /Под общ. ред. канд. техн. наук В.Ю. Гаврилова. – Владивосток: Изд-во Дальневост. ун-та, 1996. - 56с.

13. Номоконова Н.Н., Бумарин Д.П. Метод снижения размерности задачи при проектировании линейных электрических схем: сб. науч.тр. /Процедуры и методы инженерного проектирования. - М.: Моск.энерг.ин-т, 1992. - 5c.

14. Номоконова Н.Н., Блохин А.А. Применение метода  искусственного разрыва для измерения параметров элементов активных замкнутых электрических цепей: межвуз.сб.науч. тр. /Обеспечение качества и надежности РЭА и ЭВА. - М.: МИП, 1989. - С.139-143.

15. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Н., Гаврилов В.Ю. Способ контроля полупроводниковых интегральных схем //Патент России N 2018148. 1994. Бюл. N15.

16. Номоконова Н.Н. Лексикографический подход к выбору информативных параметров полупроводниковых интегральных устройств //Радиоэлектроника, электроавтоматика и электроэнергетика: тез. докл. 35-я научн-техн. конф. ДВГТУ. - Владивосток. ДВГТУ, 1995. – Ч.2. – С.60-61.

17. Номоконова Н.Н., Бумарин Д.П. Использование ЭВМ в автоматизированной системе поддержания надежности: внутривузовский сб. науч. тр. /Методы и средства инженерного проектирования. - М.: Моск. энерг. ин-т. - 1988. - №188. - С.74-78.

18. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Н. Оценка температурной устойчивости интегральных схем с помощью двухуровневой модели их информативных параметров. //Noise and  Degradaion Processes In Semiconductor Devices (metrology, diagnostics, technology): тез. докл. Proceedings of International Seminar. - М: Моск. энерг. ин-т. - 1999. - 6с.

19. Номоконова Н.Н. Определение ресурса радиоэлектронных устройств по двух­уровневой системе инфор­мативных параметров //37-я Всерос.  межв.  науч.-техн..конф: тез. докл. -  Владивосток.  ТОВВМУ, 1994. - Т.1. - Ч.1. - С.148-149.

20. Nomokonova N.N. The Microelectronics Lifetime Estimation //Pacific Science Review. ISSN 1229-5450.  - 2002. - V.4. - P.72-75.

21. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Прогнозирующий контроль состояния технической системы по надежностным свойствам ее функциональных частей //Моделирование, управление и прогнозирование в технических системах: тез. докл. Региональная науч.-техн. конф. - Владивосток. ДВО РАН СССР, 1991. - С.89-91.

22. Номоконова Н.Н. Модельное  представление метода критических питающих напряжений  интегральных схем  //Измерительная техника. - 1998. - №4. - С.62-65.

23. Номоконова Н.Н. Контроль аналоговых объектов методом критических питающих напряжений: деп. статья. -  М: ВИНИТИ, 1990. № 3009-В90. - 11с.

24. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Кочетков А.Ю. Прогнозирование надежности ИС с применением функционально-параметрического контроля //Проблемы обеспечения высокой надежности микроэлектронной аппаратуры: тез.докл. Всес. науч.-техн. конф. - Запорожье, 1990. - С.179.

25. N.N. Nomokonova, V.Y. Gavrilov. The microelectronics lifetime estimation using fuzzy logic //Pacific Science Review. – 2003. – V.5. – No.1. – P.46-49.

26. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Автоматизация контроля качества аналоговых ИС //Инженерные АРМы в радиоэлектронике: тез. докл. Респ. науч.-техн.конф. – Киев. РДЭНТП, 1990.  - С.44-45.

27. Номоконова Н.Н., Жаров А.В. Комплексная автоматизация контроля интегральных микросхем при проектировании, разработке и эксплуатации //Интеграция систем целевой подготовки кадров и автоматизированных технических систем различного назначения: тез. докл. Всес. науч. 3-я.-техн. конф. – Алушта, 1989. - 1с.

28. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Н., Гаврилов В.Ю.  Прогнозирующий контроль компонентов и узлов РЭА методом критических напряжений //Методы оценки и повышения надежности РЭС: тез. докл. Российская науч.-техн. конф. - Пенза. ПРДЭНТП, 1991. - С.75-77.

29. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Использование гистерезисных явлений для контроля качества интегральных устройств //Пути развития электронных средств и задачи высшей школы в подготовке специалистов соответствующей квалификации: тез. докл. Всес. науч.-техн. конф. - Ульяновск, 1991. - С.97.

30. Nomokonova N.N., Gavrilov V.J. The Analog Integrated Circuits Modeling  For The Detection Of Hidden Defects //The Integration of Purpose Specialists' Training Systems and Automation Technical Systems of Various Purpose. Int. Conf. - Alushta, 1991. - P.99-100.

31. Номоконова Н.Н., Покровский Ф.Ф. Определение устойчивости ИС по модели термоциклирования //Электронные технологии и информационный сервис в науке и образовательном процессе: тез. докл. Юбилейная науч-метод. конф., посвященная 20-летию кафедры Электроники ВГУЭС. - Владивосток. ВГУЭС, 1999. - 3с.

32. Номоконова Н.Н. Использование термодинамического параметра при оценке качества микроэлектронных устройств //Микроэлектроника. - 1996.  -  №2. - С.123-126.

33. Nomokonova N.N. State estimation of the encapsulated IC. //Noise and Degradaion Processes In Semiconductor Devices (metrology, diagnostics, technology): тез. докл. Proceedings of International Seminar. - М: Моск.энерг.ин-т, 1998. - С.402- 406.

34. Номоконова Н.Н. Диагностика усталостных явлений в интегральных схемах. //Современные методы обеспечения качества и надежности электронных приборов: материалы семинара. - М.: МДНТП, 1990. - С.79-80.

35. Номоконова Н.Н., Алмина Н.А. Контроль технического состояния микросхем, используемых при SMD-технологии //Интеллектуальный потенциал вузов – на развитие дальневосточного региона России: тез докл. Х межд. очно-заочн. научно-практич. конф. – Владивосток. ВГУЭС, 2008. - Книга 4. - С.11.

36. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Старкова Г.П. Центр новых технологий и управление качеством электронной продукции //Электронные средства и системы управления (400-летию города Томска посвящается):  тез. докл. Материалы  международной научно-практической конференции. – Томск: Изд-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2004. -С.173-175.
37. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Обучение студентов и повышение квалификации молодежи в области современных технологий производства радиоэлектронных устройств.  //Проблемы открытого образования: тез. докл. Материалы IV междун. науч.-практ. конф. -  Владивосток: Из-во ДВГТУ, 2004. - С.122-124.

38. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Информационные технологии применительно к комплексу контроля качества электронных устройств, выполненных по технологии монтажа на поверхность. //Информационные технологии в управлении и учебном процессе ВУЗА: тез. докл. 4-я Всероссийская очно-заочн. науч.-практ. конф. – Владивосток. ВГУЭС, 2003. – С.182.

39. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Особенности поиска информативных параметров для контроля качества устройств SMD–технологии //Доклады Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники. - Томск: ТУСУР. - 2005. - № 4. - С.56-60.

40. Номоконова Н.Н., Савельев В.В. Моделирование цифровых узлов радиотехнических устройств на ПЭВМ //Проблемы создания и контроля элементной базы радиоэлектронной аппаратуры: тез. докл. Межвуз. студ-преп. конф., посвященная 30-летию ВГУЭС. - Владивосток. ВГУЭС, 1997. - С.11. 

41. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Савельев В.В. Особенности моделирования устройств управления электронных схем: препринт //Под научн. ред. канд. техн. наук, доц. Номоконовой Н.Н. - Владивосток. ВГУЭС, 1998. - 26с.

42. Номоконова Н.Н., Савельев В.В. Применение метода событийного моделирования при построении программных моделей электронных узлов //Развитие системы высшего образования на Дальнем Востоке на основе интеграции высшей школы и академической науки, международного сотрудничества: тез. докл. Юбилейная научн.-метод. конф. - Владивосток. ВГУЭС, 1997. - 1с.

43. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Моделирование интегральных устройств при построении систем контроля качества //Интерактивное проектирование технических устройств и автоматизированных систем на персональных ЭВМ: тез. докл. Всес. совещание-семинар. - Воронеж. ВПИ, 1991. - С.17.

44. Nomokonova N.N., Gavrilov V.J. Automation of Quality Inspection For Component Base of Electronic Systems. //The Integration of Purpose Specialists' Training Systems and Automation Technical Systems of Various Purpose. Int. Conf. - Alushta, 1990. - P.54.

45. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Информационно-измерительная система контроля качества интегральных электронных устройств //Измерительная техника. Серия. Метрология. 2004. -  №5. – С.3-11.

46. Номоконова Н.Н., Евсюков М.А. Автоматизированная система управления качеством интегральных электронных устройств //Электронные средства и системы управления" (35-летию НИИ АЭМ и 400-летию города Томска посвящаетcя): тез. докл. Материалы Всероссийской науч.-практ. конференции. - Томск: Из-во Инcтитута оптики атмосферы СО РАН, 2003. - С.129-131.

47. N.N. Nomokonova, V.Y. Gavrilov. The Microelectronics Lifetime Estimation using  adaptive fuzzy thresholds. //Sixteenth International Conference on Systems Engineering. (ICSE 2003). Coventry University. ISBN 0-905949-91-9 (two volume set). - 2003. - P. 512-514.

48. Номоконова Н.Н., Цыпляев А.В. Интерфейсное устройство системы обработки данных //Дальний Восток России: проблемы и перспективы вхождения в современный экономический рынок: тез. докл. Юбил. научн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. - Владивосток. ВГУЭС, 1997. - С.112.

49. Номоконова Н.Н., Дравгелис А.Г. Использование периферийных устройств для передачи, хранения и обработки больших массивов данных //Регион. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов: тез. докл. – Владивосток: ИАПУ, 1997. – С.31. 

50. Номоконова Н.Н., Савельев В.В. Компьютерное моделирование сложных вычислительных систем обработки информации //Региональная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов: тез. докл. – Владивосток:  ИАПУ, 1997. – С.32-33. 

51. Номоконова Н.Н.Гаврилов В.Ю. Усовершенствование способа контроля качества БИС //Проблемы открытого образования: тез. докл. Материалы VI межд. науч.-практ. конф. -  Владивосток: Из-во ДВГТУ, 2006. – С.65-68.

52. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Интерфейсный блок программно-аппаратного комплекса управления качеством полупроводниковых электронных устройств  //Современные наукоемкие технологии. ISSN 1812-7320. - 2005. - №1. - С.95-97.

53. Номоконова Н.Н. Интерфейс программирования БИС по шине SPI //Современные наукоемкие технологии. ISSN 1812-7320. - 2007. - №9. – С.29-30.

54. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Адаптация метода критических питающих напряжений для контроля цифровых синтезаторов //Современные наукоемкие технологии. ISSN 1812-7320. – 2007. - №6. – С.45-47.

55. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Пивоваров Д.С. Усовершенствование блока Margin-2 информационно-измерительной системы контроля качества ИС //Вестник ВГУЭС. Территория новых возможностей. - 2009. - №1. - С.109-113. 

56. Номоконова Н.Н. Микропроцессорные системы: пособие /Лабораторный практикум. Часть 1. – Владивосток. ДВГТИ, 1996. - 32с.

57. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Применение цифровых устройств для контроля качества аналоговых микросхем //Комплексирование бортовых систем и новая информационная технология: тез. докл. 3-е Всес. совещ. - Ленинград. ЛИАП, 1990. - С.134.

58. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Гурин А.С. Тестирование КМОП синтезатора частоты //Электронные средства и системы управления: тез. докл. Материалы третьей международной науч-практ. конф. - Томск: Издат-во Института оптики атмосферы СО РАН, 2005. - С.26-28.

59. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю., Алмина Н.А. Контроль микроэлектронных устройств методом критических питающих напряжений //Информатика и системы управления. - 2010. - № 1(23). - С.115-120.

60. Номоконова Н.Н., Алмина Н.А., Пивоваров Д.С. Элементы нечеткой логики в задачах контроля качества микроэлектронных устройств //Современные наукоемкие технологии. - 2010. - №5. - С.109-110.

61. Номоконова Н.Н., Гаврилов В.Ю. Обучение студентов в Центре новых технологий //Фундаментальные исследования. – 2005. - №4. – С.29.

Личный вклад автора. Все результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно. В работах, опубликованных в соавторстве, автору принадлежат следующие научные и практические результаты: в работе (12) – принципы оценки качества КМОП-устройств методом критических питающих напряжений и постановка части экспериментов; в работах (1, 4, 11, 29, 31) - теоретическое обоснование использования параметров термодинамической природы для оценки технического состояния ИЭУ и постановка части экспериментов; в работах (6, 18, 39) - теоретическое обоснование и разработка многоуровневой модели ИП; в работе (15) – формулировка формулы изобретения, постановка и проведение части экспериментов; в работах (21, 24, 57) - экспериментальная проверки применимости цифровой установки для контроля ИЭУ аналогового типа; в работах (28, 30) -  теоретическое обоснование применимости метода критических питающих напряжений для контроля технического состояния ИЭУ аналогового типа; в работах (40, 41, 42, 43) - постановка задачи моделирования ИЭУ; в работах (9, 13, 14) – анализ методов диагностики ИЭУ; в работах (17, 26, 27, 35, 38, 44, 46, 50, 59, 60) -  постановка задачи;  в работах (25, 45, 47, 48, 49, 51, 52, 54, 55, 58) – принципы разработки и создания системы контроля качества ИЭУ; в работах (36, 37, 61) -  принципы внедрения исследовательских результатов в учебный процесс.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.