Космическая электроника. В 2-х книгах
Год издания: 2015
Автор: Белоус А.И., Солодуха В.А., Шведов С.В.
Жанр или тематика: электроника
Издательство: Москва: Техносфера
ISBN: 978-5-94836-398-1, 978-5-94836-402-5
Серия: Мир электроники
Язык: Русский
Формат: PDF
Качество: Издательский макет
Количество страниц: 696, 488
Описание: Книга посвящена анализу современного состояния, проблем и перспектив развития микроэлектронной элементной базы радиоэлектронной аппаратуры ракетно-космической техники (РКТ), космических аппаратов и систем двойного и военного применения. Впервые в отечественной научно-технической литературе сделана попытка рассмотреть в рамках одной книги всю сложную цепь взаимосвязанных этапов создания электронных блоков РКТ – от разработки требований к этим блокам и их элементно-компонентной базе (ЭКБ), до выбора технологического базиса ее реализации, методов проектирования микросхем и на их основе бортовых систем управления аппаратурой космического и специального назначения.
Издание адресовано инженерам-разработчикам радиоэлектронной аппаратуры, а также преподавателям, студентам, аспирантам, специализирующимся в области микроэлектроники и ее приложений.
Оглавление: Книга 1
Предисловие.
Введение.
Перечень условных обозначений.
Современные космические аппараты.
Основные направления развития космической промышленности.
Классификация современных космических аппаратов.
Конструкции и устройство космических аппаратов.
Бортовые системы космических аппаратов.
Космические аппараты дистанционного зондирования Земли.
Радиолокационные станции дистанционного зондирования Земли.
Воздействие космической радиации на КА.
Микрометеоритное воздействие на КА.
Проблема космического мусора на орбите Земли.
Применение микроэлектронных технологий для создания миниатюрных реактивных двигателей космического назначения.
Космические аппараты военного и специального назначения.
Отказы и аварии ракетоносителей и космических аппаратов.
Проблемы безопасности ракетно-космической техники.
Анализ причин отказов ракет-носителей.
Анализ отказов космических аппаратов.
Анализ причин отказов изделий ракетно-космической техники.
Анализ тенденций изменения рисков аварий ракет-носителей за период с 2000 по 2009 г.
Анализ тенденций изменения рисков отказов КА за период с 2000 по 2009 г.
Анализ причин аварий PH и КА за период с 2000 по 2009 г.
Анализ отказов компьютерных систем и программных средств.
Анализ отказов бортовых систем на международной космической станции в 2000-е гг.
Методы обеспечения надежности бортовой аппаратуры космических аппаратов длительного функционирования.
Микроэлектронная элементная база ракетно-космической техники.
Классификация современных микропроцессоров.
Процессоры для электронных систем управления иностранными космическими аппаратами.
Отечественные микропроцессоры и микроконтроллеры.
Инструментальные средства разработки и отладки для МП и МК.
Тенденции развития современных микроконтроллеров.
Особенности использования фаблесс-модели при проектировании микроэлектронных изделий для космических применений.
Особенности выбора иностранной ЭКБ для проектирования отечественных КА.
Особенности отечественной элементной базы для систем электроэнергетического обеспечения космических летательных аппаратов.
Стойкость бортовой РЭА к воздействию ионизирующих излучений.
Силовые полупроводниковые приборы для электронных систем КА.
Особенности выбора и применения иностранной ЭКБ для проектирования отечественных космических аппаратов.
Общие проблемы выбора ЭКБ для РЭА космического назначения.
Ограничение экспорта в Россию электронных компонентов иностранного производства.
Особенности применения индустриальных ЭКБ иностранного производства в ракетно-космической технике.
Контрафактные микроэлектронные изделия и методы их выявления.
Особенности выбора и применения в отечественных космических аппаратах иностранных процессоров.
Радиационно-стойкие преобразователи постоянного тока для космических и военных применений.
Мировой опыт организации работ по созданию электронных компонентов для бортовой аппаратуры космических систем.
Ускоренные испытания ЭКБ КН на надежность.
Анализ результатов испытаний микросхем, закупленных в РФ в период с 2009 по 2011 г.
Методы минимизации энергопотребления микроэлектронных устройств.
Основные тенденции изменения параметров энергопотребления микроэлектронных устройств.
Пути уменьшения величины рассеиваемой мощности в КМОП БИС.
Основные источники рассеиваемой мощности в КМОП БИС.
Логическое проектирование КМОП БИС с пониженным энергопотреблением.
Особенности организации режима пониженного энергопотребления в современных интерфейсных БИС.
Особенности технологического процесса изготовления и базовых конструкций субмикронных транзисторов и диодов Шоттки.
О терминологии субмикронной микроэлектроники.
Тенденции и перспективы развития современной технологии в микроэлектронике.
Особенности субмикронных МОП-транзисторов.
Конструктивно-технологические особенности высокотемпературных диодов Шоттки.
Конструктивно-технологические особенности формирования структур диодов Шоттки с повышенной устойчивостью к разрядам статического электричества.
Особенности воздействия радиации на субмикронные интегральные микросхемы.
Физические механизмы воздействия радиации на субмикронные КМОП интегральные микросхемы.
Воздействие радиации на аналоговые биполярные интегральные микросхемы.
Основные методы обеспечения радиационной стойкости интегральных микросхем.
Радиационная стойкость современных и перспективных ИМС.
Рекомендуемый набор тестовых элементов для экспериментальных исследований влияния радиационных воздействий на характеристики кремниевых микросхем.
Оборудование и методики облучения тестовых структур и исследуемых образцов микросхем.
Методика измерения электрических параметров тестовых структур после радиационной обработки.
Экспериментальные результаты воздействия электронного облучения на параметры эпитаксиальных кремниевых р-n-структур.
Экспериментальные результаты исследования воздействия проникающей радиации на параметры биполярных транзисторных структур.
Экспериментальные исследования влияния ионизирующих излучений на параметры биполярных аналоговых интегральных микросхем.
Экспериментальные результаты исследований воздействия ионизирующих излучений на параметры транзисторных МОП-структур и интегральных микросхем на их основе.
Особенности применения имитационных методов исследования радиационных эффектов в БиКМОП микросхемах.
Методы прогнозирования и повышения радиационной стойкости биполярных и КМОП интегральных микросхем.
Методы прогнозирования радиационной стойкости КМОП ИМС.
Расчетно-экспериментальные методы прогнозирования радиационной стойкости биполярных и БиКМОП приборов.
Расчетно-экспериментальный метод прогнозирования радиационной стойкости МОП запоминающих элементов ЭСППЗУ.
Методы повышения устойчивости ИМС к воздействию проникающей радиации.
Оглавление: Книга 2
Проектирование микросхем космического применения на основе КНС и КНИ-структур.
Радиационно-стойкие КМОП БИС на основе КНИ структур.
Воздействие ионизирующего облучения на кремний и двуокись кремния.
Физические явления в МОП/КНИ транзисторах в условиях воздействия ИИ.
Результаты экспериментальных исследований образцов элементной базы КМОП БИСна КНИ-структурах.
Анализ общих проблем проектирования сверхбыстродействующих микроэлектронных изделий и систем на их основе.
Проблемы масштабирования субмикронных микросхем.
Тенденции и проблемы проектирования кремниевых интегральных микросхем с проектными нормами глубокого субмикрона.
Токи утечки и статическое потребление мощности в структуре кремниевого МОП-транзистора.
Динамическое потребление мощности в типовой структуре субмикронного МОП-транзистора.
Влияние температуры и разброса технологических параметров на характеристики кремниевых субмикронных ИМС.
Особенности проектирования топологии аналоговых ИМС с проектными нормами глубокого субмикрона.
Общие выводы и рекомендации.
Микросистемы в корпусе и на пластине.
Электронные модули класса «система в корпусе» для военной и космической микроэлектроники.
Особенности проектирования «система в корпусе».
Учет особенностей технологии глубокого субмикрона при проектировании СБИС для СВК.
Влияние СВК на эволюцию концепций построения спутниковых систем.
Особенности выбора и применения квалифицированных полупроводниковых кристаллов (KGD) для СВК.
Проблемы получения материалов для защиты интегральных микросхем от высокоскоростных потоков микрочастиц и пути их решения.
Особенности взаимодействия высокоскоростных потоков микрочастиц с преградой и их влияние на структуру и свойства.
Ускорители для разгона микрочастиц до заданных скоростей.
Анализ радиопоглощающих материалов для защиты от электромагнитного излучения.
Влияние границ раздела в многослойных защитных материалах на проникающую способность микрочастиц.
Многослойные материалы для защиты интегральных микросхем от воздействия высокоскоростных потоков микрочастиц и электромагнитного излучения.
Поглощение и отражение электромагнитного излучения многослойными материалами.
Методики и оборудование для исследования процессов взаимодействия высокоскоростных потоков микрочастиц с материалами.
Выбор материалов для исследований.
Методика и оборудование для ускорения микрочастиц.
Методика измерений электромагнитного излучения, возникающего при взаимодействии микрочастиц с преградой.
Методика измерения и принцип расчета э.д.с. магнитного поля.
Методика регистрации ионизирующего излучения.
Методика исследования структуры и свойств материалов после воздействия на них высокоскоростного потока микрочастиц.
Влияние воздействия высокоскоростных потоков микрочастиц.
Влияние воздействия высокоскоростных потоков микрочастиц на механические и электрофизические свойства многослойных материалов.
Анализ процессов магнитодинамического взаимодействия высокоскоростных потоков микрочастиц с металлической преградой.
Моделирование процессов соударения высокоскоростных потоков пылевых микрочастиц с космическими аппаратами.
Влияние эффекта сверхглубокого проникновения на надежность электронных устройств космических аппаратов.
Изменение структуры и свойств одно- и многослойных материалов при воздействии высокоскоростным потоком микрочастиц.
Исследование воздействия высокоскоростного потока микрочастиц на структуру однослойных материалов.
Изменение вольт-амперных характеристик «незащищенных» интегральных микросхем серийного производства при воздействии высокоскоростным потоком микрочастиц.
Влияние высокоскоростных потоков микрочастиц на изменение вольт-амперных характеристик интегральных микросхем
в корпусе из многослойного материала.
Особенности технологии изготовления многослойных защитных материалов для корпусов интегральных микросхем.
Требования, предъявляемые к многослойному материалу корпуса микросхемы.
Получение многослойных материалов для корпусов интегральных микросхем космического назначения.
Формирование макро- и микроструктуры многослойных материалов.
Последовательность реализации технологического процесса получения многослойных материалов.
Свойства многослойных материалов.
Методы отбраковки кремниевых микросхем со скрытыми дефектами в процессе серийного производства.
Постановка задачи для случая параметрического контроля интегральных микросхем при номинальных режимах функционирования.
Методика определения коэффициентов чувствительности выходных параметров биполярных интегральных микросхем.
Выявление микросхем со скрытыми дефектами на основе анализа границ области функционирования.
Оценка численных значений показателей безотказности по результатам экспериментальных исследований интегральных микросхем.
Исследование механизмов влияния скрытых дефектов на численные значения основных статических параметров биполярных ИМС.
Анализ модели математической обработки результатов форсированных испытаний КМОП-микросхем.
Основные методы выявления и отбраковки потенциально ненадежных схем в условиях серийного производства.
Дизайн-киты (PDK) — структура и особенности их применения при проектировании изделий с субмикронными проектными нормами.
Маршрут процесса разработки PDK, структура стандартного PDK.
Термины и определения, используемые при описании компонентов PDK.
Стандартизация PDK.
Маршрут проектирования смешанных аналого-цифровых микросхем.
Обобщенная информационная модель проектирования смешанных аналого-цифровых ИМС.
Определение состава базовой библиотеки проектирования и перечня стандартных элементов.
Особенности разработки цифровых библиотек для проектирования заказных ИМС с субмикронными проектными нормами.
Конструктивно-схемотехнические особенности проектирования базовых элементов библиотеки субмикронных микросхем.
Типовые информационные файлы PDK библиотеки проектирования.
Стандартные модели источников тока (CCS) PDK.
Способы и примеры адаптации стандартных инструментов проектирования ИМС к разработкам микросхем с проектными нормами 90, 65, 45 нм.
Состав учебных дизайн-китов, предоставляемых Центром микроэлектроники IMEC.
СВЧ-электроника для космических и военных приложений.
Основы СВЧ-электроники.
Строение и свойства арсенида галлия.
Сравнительные характеристики свойств GaAs и Si.
Микроэлектронные приборы на основе GaAs.
Биполярные транзисторы с гетеропереходами.
Оптоэлектронные приборы на GaAs.
Новые приборы на GaAs.
Состояние и перспективы развития монолитных интегральных схем СВЧ.
Основные сферы и особенности применения GaAs СВЧ МИС.
Основные технические параметры зарубежных GaN-микросхем приемо-передающих модулей АФАР.
Краткий сравнительный обзор состояния мирового рынка СВЧ МИС на основе SiGe, GaN, AlGaN/GaN.
Использование технологии CaAs-монолитных схем СВЧ в зарубежной космической и военной технике.
Вместо заключения.
К мифу о недееспособности отечественных разработчиков.
Особенности китайского пути развития микроэлектроники.
Особенности выбора изготовителей иностранной радиационно-стойкой ЭКБ.
Вариант создания специализированного микроэлектронного кластера для космических и оборонных приложений.
Кластерные микроэлектронные комплексы с использованием систем бесшаблонной литографии.