Análise do envelhecimento e da robustez à radiação em circuitos digitais

Abstract

Este estudo teve como objetivo analisar como o envelhecimento afeta a robustez de circuitos integrados em relação à radiação, focalizando nos efeitos do Bias Temperature Instability (BTI) e do Single Event Transient (SET). Utilizou-se o NGSpice para simulações. Foi observado que o BTI afetou as transições de sinais nas portas lógicas, mostrando uma evolução semelhante à medida que envelhecem, embora não tenha sido identificado um padrão consistente entre todas as portas. Na análise do SET, nota-se que as correntes necessárias para desencadear um SET na saída das portas variam para cargas positivas e negativas. Quando combinado o BTI e SET, houve uma diminuição da energia necessária para que o SET ocorra à medida que o circuito envelhece. Nos osciladores em anel, teve-se um aumento no período conforme envelhecem. Como também, um padrão de aumento no tempo de sinal alto dos OAs conforme o BTI aumenta, mas essa tendência não foi consistente nos tempos de sinal baixo. Nos OAs com SET e BTI, nota-se uma tendência semelhante nos resultados para correntes negativas, mas houve descontinuidades nos valores para sinais positivos.

This study aimed to analyze how aging affects the robustness of integrated circuits concerning radiation, focusing on the effects of Bias Temperature Instability (BTI) and Single Event Transient (SET). The NGSpice was used for simulations. It was observed that BTI affected signal transitions in logic gates, showing a similar evolution as they age, although a consistent pattern was not identified among all gates. In the analysis of SET, it is noted that the currents required to trigger a SET at the output of gates vary for positive and negative charges. When BTI and SET are combined, there is a decrease in the energy required for the SET to occur as the circuit ages. In ring oscillators, there was an increase in the period as they aged. Additionally, a pattern of increasing high signal time in OAs was observed as BTI increases, but this trend was not consistent in low signal times. In OAs with SET and BTI, a similar trend in results for negative currents was noted, but there were discontinuities in values for positive signals.