Российские ученые разработали новую технологию контроля космических микросхем

Сокращение размеров электронных компонентов (так называемая миниатюризация) открывает новые возможности для устройств: это не только повышает эффективность и улучшает их характеристики, но и снижает стоимость. Вместе с тем миниатюризация влечет за собой определенные риски, в частности повышает уязвимость электроники.  Если не разработать меры защиты, то экстремальные условия космоса — высокая температура, излучение, поток тяжелых частиц — могут вывести устройства из строя или вызвать крупный системный сбой.

Наиболее чувствительны к такому воздействию оказываются элементы в составе устройств, размеры которых уменьшили до 10 нанометров и ниже. Использовать их в космосе почти невозможно, отмечают специалисты НИУ МИЭТ. По их словам, даже на Земле это непростая задача: в небольшой аппаратуре могут случаться программные ошибки, также высока вероятность их нестабильной работы.

Дело в том, что устройства столь малых размеров очень чувствительны к радиации и космическим лучам. Как подчеркнул глава Научно-исследовательской лаборатории «Моделирование и разработка устройств нано- микросистемной техники» НИУ МИЭТ Глеб Демин, наземный поток нейтронов может привести к необратимым последствиям — нарушить структуру кристаллической решетки. Из-за повреждения микросхемы будут вести себя непредсказуемо, добавил специалист.

Решить проблему может вакуумный зазор: используя его вместо полупроводникового канала, можно увеличить быстродействие и надежность — электроны не сталкиваются с кристаллической решеткой, а чувствительность тока к радиации становится меньше. Чтобы вакуумные нанотранзисторы работали стабильно, предлагается вместо одного центра эмиссии электронов применять плотный массив.

Но это сложно контролировать. Поэтому специалисты НИУ МИЭТ разработали метод, который позволяет эффективно отслеживать поведение катода в реальном времени. Причем ученые контролируют «жизненный цикл» как массива кремниевых эмиттеров электронов в целом, так и отдельных его элементов. Метод позволяет выявлять участки катодной структуры, которые необходимы для стабильной работы такого устройства.

Как добавил Глеб Демин, новы метод позволит разработать новый класс вакуумных нанотранзисторов, устойчивых к радиации и экстремальной температуре. «Кроме того, наши данные позволяют лучше согласовать теорию с практикой и более точно рассчитать реальные, эффективные параметры разрабатываемых транзисторов с вакуумным зазором», — резюмировал он.

Как солнечная активность влияет на жизнь людей на Земле и за ее пределами? Сделали материал о том, как радиация нарушает работу электронных систем.