Publicações de 2024 - Programa de Pós-Graduação em Computação

Dissertação - Impacto da radiação em circuitos sequenciais CMOS

Autor: Cristiano de Moura Borges (Currículo Lattes)

Dissertação - Impacto da radiação em circuitos sequenciais CMOS

Dissertação - Impacto da Radiação em Circuitos Sequenciais CMOS

Autor: Cristiano de Moura Borges (Currículo Lattes)

Resumo

A constante redução nas dimensões dos dispositivos integrados, possibilitou avanços no desempenho de computadores uma vez que a área é um recurso limitado. O uso das nano-tecnologias é a solução para atender a essa demanda. Entretanto, com a redução das escalas (scaling), com aumento da frequência de operação e com a redução da tensão de alimentação, surge uma maior suscetibilidade dos circuitos à colisão de partículas. Este trabalho tem como objetivo a investigação da interação das partículas de radiação com os circuitos sequenciais, que podem alterar o seu funcionamento ou suas características. A investigação se dará explorando o funcionamento dos dispositivos CMOS, entendendo a tecnologia e simulando eletricamente o resultado da ação da radiação nestes circuitos. Neste trabalho é apresentada uma revisão bibliográfica contendo a estrutura e funcionamento de transistores MOS, a tecnologia CMOS e seu uso na construção dos Flip-Flops, dispositivos indispensáveis à construção da atual tecnologia computacional. Após são explorados os dispositivos sequenciais Flip-Flops, construídos a partir de inversores e, por fim, executadas simulações elétricas de falhas transientes causadas pela radiação e alguns dos efeitos ocasionados pela radiação, como atrasos e perdas de dados. Considerando que o desempenho de sistemas computacionais é ligado ao desempenho de forma encadeada de diversos dispositivos, avaliar os efeitos da ação das partículas que podem afetar o funcionamento adequado dos componentes é extremamente importante, uma vez que o acúmulo de alterações nos diversos dispositivos de um sistema causariam falhas. As informações obtidas definem a quantidade de carga coletada ( Qcoll) para desencadear uma mudança no estado do sinal de saída, gerando uma resposta dinâmica e dependente da magnitude e do tempo de existência do pulso de corrente. Tudo isto visualizado após a aplicação da dupla exponencial, modelo matemático utilizado para as simulações. Observa-se que não há uma Qcrit constante, mas dependente das características do pulso de radiação e à resposta dinâmica do circuito, assim, um soft error será induzido quando um evento de radiação ocorre perto o suficiente de um nó sensível tal que Qcoll > Qcrit, ou seja, a carga coletada (Qcoll) é maior que a carga crítica (Qcrit). Por outro lado, se o evento resultar em uma Qcoll < Qcrit, então não haverá ocorrência de soft error

TEXTO COMPLETO

Palavras-chave: Radiação; semicondutores; CMOS; carga crítica; soft error