ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ
Студенттер мен жас ғалымдардың
«Ғылым және білім - 2014»
атты IX Халықаралық ғылыми конференциясының БАЯНДАМАЛАР ЖИНАҒЫ
СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ
IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых
«Наука и образование - 2014»
PROCEEDINGS
of the IX International Scientific Conference for students and young scholars
«Science and education - 2014»
2014 жыл 11 сәуір
Астана
УДК 001(063) ББК 72
Ғ 96
Ғ 96
«Ғылым және білім – 2014» атты студенттер мен жас ғалымдардың ІХ Халықаралық ғылыми конференциясы = ІХ Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Наука и образование - 2014» = The IX International Scientific Conference for students and young scholars «Science and education - 2014».
– Астана: http://www.enu.kz/ru/nauka/nauka-i-obrazovanie/, 2014. – 5830 стр.
(қазақша, орысша, ағылшынша).
ISBN 978-9965-31-610-4
Жинаққа студенттердің, магистранттардың, докторанттардың және жас ғалымдардың жаратылыстану-техникалық және гуманитарлық ғылымдардың өзекті мәселелері бойынша баяндамалары енгізілген.
The proceedings are the papers of students, undergraduates, doctoral students and young researchers on topical issues of natural and technical sciences and humanities.
В сборник вошли доклады студентов, магистрантов, докторантов и молодых ученых по актуальным вопросам естественно-технических и гуманитарных наук.
УДК 001(063) ББК 72
ISBN 978-9965-31-610-4 © Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық
университеті, 2014
2305
h15 0.65 0.66103 h15 0.85 0.83796
h16 0.80 0.80004 h16 0.83 0.84066
h17 0.80 0.80009
h18 0.80 0.79678
h19 0.60 0.58796
h20 0.80 0.80006
h21 0.80 0.79587
h22 0.80 0.79574
h23 0.80 0.79352
h24 0.80 0.80014
Полученные результаты показывают, что погрешность приближения к действительным значениям вектора параметров составляет не более 6 %.
Выводы. Предложенный подход позволяет идентифицировать вектор геометрических параметров тонкостенной конструкции с заданной точностью на основании результатов наблюдения за системой.
Список использованных источников
1. Льюнг Л. Идентификация систем. Теория для пользователя. – М.: Наука, 1991. – 431 с.
2. Тихонов А.Н. Методы решения некорректных задач / А.Н. Тихонов, В.Я. Арсенин. – М.: Наука, 1986.– 288 с.
3. Bathe K. Numerical method in finite element analysis / К. Bathe, E.L. Wilson. – M.: Наука, 1985. – 648 с.
УДК 621.317.18
О ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОГРАММНОЙ СРЕДЫ SENTAURUS TCAD ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ ВОЗДЕЙСТВИЯ ЭСР НА КОМПОНЕНТЫ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Брылева Ольга Александровна [email protected]
аспирант информатики и радиоэлеткроники Белорусского государственного университета, Минск, Беларусь
Научный руководитель – В. Ф. Алексеев
По мере сокращения геометрических размеров элементной базы микроэлектроники значительно возрастает чувствительность компонентов изделий электронной техники к воздействию электростатического разряда (ЭСР). Чаще всего при производстве компонентов микроэлектроники статическое электричество возникает вследствие трения поверхностей различных материалов. Причиной возникновения ЭСР является передвижение свободных электронов или ионов в результате соприкосновения поверхностей с разными значениями потенциалов. Другими словами, ЭСР есть процесс выравнивания зарядов между двумя телами [1]. Искрообразование в результате воздействия разрядов статического электричества может привести, как к временной потере работоспособности изделия, так и к полному нарушению выполнения заложенных функций. Опасность воздействия ЭСР на полупроводниковые устройства обусловлена возникновением таких повреждений структуры полупроводника, как например объемный пробой в структуре, или пробой диэлектрика полупроводникового изделия. Наглядные примеры таких разрушений представлены на рисунке 1 [2, 3]. По мнению исследователей США, воздействие ЭСР вызывает 16-22% всех отказов у изготовителей полупроводниковых приборов; 9-15% - у различных
2306
субподрядчиков; 8-14% - у изготовителей изделий микроэлектроники и 27-33% - у потребителей этих изделий [4].
а. б.
Рисунок 1 – Примеры разрушения структуры полупроводника: а – объемный пробой;
б – пробой диэлектрика
Таким образом, существует необходимость создания более надежных средств защиты разрабатываемых изделий от воздействия ЭСР и тщательный контроль продукции уже на этапе ее производства. Однако, для оценки качества и уровня защищенности устройства как правило, применяют разрушающие испытания опытных образцов, что ведет к дополнительных расходам, как временным, так и экономическим. Выходом из такой ситуации является замена реального испытания на теоретическое с применением специальных инструментов, другими словами, проведение моделирования. Наиболее перспективным направлением на данный момент является применение приборно- технологического моделирования на этапе разработки устройства. Компьютерное моделирование технологических процессов, или TCAD (Technology Computer Aided Design) – это комплекс прикладных и программных инструментов, позволяющих осуществлять многомерное моделирование полупроводниковых структур, используя в качестве исходной информации описание технологического процесса их изготовления [5].
При решении проблем защиты устройств от воздействия ЭСР TCAD является одним из связующих звеньев между центрами проектирования и производства полупроводниковых изделий [6]. Программная среда TCAD реализует концепцию виртуального производства полупроводниковых структур и обладает широкими возможностями, как для разработки конструкций элементов, так и для процесса исследований.
Sentaurus – это платформа TСАD фирмы Synopsys [7]. Sentaurus позволяет разработчикам решать широкий спектр задач: от создания глубоко субмикронной логики, памяти и цифроаналоговых приборов до сенсоров, оптоэлектроники и высокочастотной техники. На рисунке 2 представлены основные модули платформы Sentaurus.
Рисунок 2 – Основные модули Sentaurus TCAD
2307
Каждый из представленных модулей Sentaurus обеспечивает решение ряда отдельных задач с возможностью выбора пользователем наиболее подходящих и удобных в использовании инструментов. Например, модуль Sentaurus Process предназначен для технологического моделирования, с возможностью построения технологического маршрута.
Для решения вопросов, связанных с воздействием ЭСР наиболее подходящим является программный модуль Sentaurus Device, поскольку этот модуль предназначен в основном для моделирования электрических, термических и оптических характеристик кремниевых и сложных полупроводниковых приборов. Он позволяет моделировать работу полупроводниковых устройств, включая наноразмерные КМОП-транзисторы, FinFET, КМОП-датчики, флэш-память, крупные мощные транзисторы и др. Но самое главное, Sentaurus Device предоставляет возможность анализа структуры и оптимизации ее защиты от воздействия ЭСР. Немаловажными также являются наличие набора различных режимов анализа, возможность выбора действенного численного алгоритма с беспрецедентной устойчивостью, а также использование современного программного обеспечения, позволяющего простое внедрение новых моделей. Важно отметить и тот факт, что Sentaurus Device предлагает ряд моделей, позволяющих точно описать воздействие стресса на подвижность носителей.
Несмотря на широкий выбор способов, и средств защиты, применяемых для обеспечения стойкости компонентов микроэлектроники к разрушающим воздействиям, полностью не исключается возможность повреждения последних разрядом статического электричества. Для разработки высоконадежных устройств оптимальным является предварительное моделирование. Однако большинство существующих программных пакетов в своем базовом варианте не могут быть использованы для моделирования процессов формирования структур и их электрических характеристик, поскольку двумерное моделирование не позволяет достичь требуемой точности применительно к транзисторам с произвольной конфигурацией затвора, а при трехмерном моделировании возникает неприемлемо низкая точность расчетов. Более того, следует внимательно отнестись к выбору методики проведения моделирования и испытаний изделий микроэлектроники [8].
Таким образом, применение компьютерного моделирования технологических процессов для защиты изделий микроэлектроники от воздействия ЭСР в совокупности с выбранной методикой испытаний является оптимальным вариантом, позволяющим оценить степень влияния технологических и топологических параметров на эффективность работы изделия, что позволит эффективного контролировать всю линию процессов производства и предотвратить значительные потери при выпуске продукции.
Список использованных источников
1. Брылева О.А. Разработка базовых встроенных схем защиты КМОП интегральных схем от воздействия электростатического разряда // Сборник материалов Межд.
научно-практической конференции «Научные стремления-2013». – 2013. – С. 283–286.
2. Брылева О.А. Основные механизмы повреждения микроконтроллеров вследствие влияния электростатических разрядов // Вестник Белорусско-Российского университета. – 2013. – С. 130–137.
3. Брылева О.А. Методы технической диагностики микроконтроллеров при воздействии электростатических разрядов // Вестник БРУ. – 2013. – С. 156–163.
4. Горлов М.И. Диагностика в современной микроэлектронике //,,Бел наука”. – 2011. – С. 367.
5. Armstrong G.A. TCAD for Si, SiGe and GaAs integrated circuits // IET. – 2007. – Р. 456.
6. Сопова О. Новое в программах для приборно-технологического моделирования от Synopsys // Chip News. – 2006. – С. 22–25.
7. Synopsys Official Site [Электронный ресурс]. – Режим доступа:
http://www.synopsys.com.
2308
8. Пискун Г.А. Способ испытания микроконтроллеров на устойчивость к воздействию электростатических разрядов // пат. 17253 Респ. Беларусь, МПК G 01R 31/26, G 11C 29/52. – 2013. – С. 142–143.
УДК 519.8
К ВОПРОСУ СОГЛАСОВАНИЯ СХЕМ АЛГОРИТМОВ И АРХИТЕКТУРЫ ЭВМ Галичева Виктория Сергеевна
Магистрантка факультета прикладной математики Днепропетровского национального университета им. О. Гончара, Днепропетровск, Украина
Научный руководитель – В. А. Турчина
На сегодняшний день при использовании вычислительной техники актуальным и сложным остаётся вопрос отображения алгоритмов, реализующих методы, на архитектуру вычислительных систем [1]. Выдающийся учёный Г.И. Марчук сформулировал фундаментальное научное направление под названием «проблемы отображения».
Новое поколение вычислительных систем характеризуется тем, что предоставляет возможность выполнения одновременной или параллельной обработки информации на большом количестве процессоров. Поэтому более интересной является проблема отображения схем алгоритмов, позволяющих решать различные задачи, на параллельную вычислительную систему. Вследствие этого возникает потребность оптимизировать производительность такой вычислительной системы, которая напрямую зависит от всех составляющих процесса решения задачи. Понятно, что максимальная производительность наступит лишь тогда, когда все процессоры будут заняты выполнением полезной работы в каждый момент времени. Но далеко не каждый алгоритм может обеспечить выполнение такого условия.
Реализуя какой-либо алгоритм на параллельной вычислительной системе, важным будет знание его параллельных форм. Известно, что порядок выполнения операций алгоритма можно представлять графами [1]. Для решения задач отображения такая структура является удобной в использовании.
Используя понятия развёртки и графа алгоритма, можно построить систему, которая имеет название граф-машины [1]. Положительной характеристикой граф-машины является то, что её можно представлять в виде компьютерной интерпретации, т.е. по ней легко можно строить математические модели многих вычислительных систем. Таким образом, граф- машина помогает согласовывать алгоритм с архитектурой вычислительной системы.
Многие работы основываются на том, что используются идентичные процессоры и количество выполнения каждой операции равно единице. В данной работе рассматриваются идентичные процессоры в параллельной вычислительной системе, но предполагается, что длительности операций различны, но являются натуральными числами.
При исследовании вопросов отображения удобно говорить о соответствующих оптимизационных задачах на графах. Если длительность выполнения операций одинакова, то возникают следующие две оптимизационные задачи:
Задача 1. Расположить все вершины ориентированного ациклического графа на минимальное количество мест так, чтобы выполнялись условия:
1) количество вершин, стоящих на одном месте, не должно превышать заданной константы;
2) если из вершины i идёт дуга в вершину j, то вершина i расположена левее вершины j.
Задача 2. Расположить все вершины ориентированного ациклического графа на заданном количестве мест так, чтобы выполнялись условия: