2009 Sensor de radiación ionizante

Dispositivo para medir y caracterizar con exactitud los efectos de la radiación ionizante en un circuito microelectrónico.

Investigadores de la UIB han desarrollado un dispositivo para la captura y medida experimental de los efectos transitorios producidos por un SEE (Single Event Effect) en un circuito microelectrónico que puede ser implementado en cualquier tecnología CMOS estándar. Mediante esta tecnología es posible verificar el funcionamiento de dispositivos utilizados en aplicaciones que requieran una alta fiabilidad como puede ser el sector aeronáutico, la automoción o las comunicaciones.

Descripción

Se han desarrollado numerosas técnicas encaminadas a mitigar el efecto de los SEEs (Single Event Effect), tanto en circuitos lógicos como en memorias con el objetivo de incrementar el tiempo medio entre fallos que presenta un circuito electrónico cuando opera en su entorno habitual de funcionamiento. Se conocen métodos para detectar el instante específico en que se produce un SEU (Single Event Upset) o para medir la tasa de errores debido a SEEs en circuitos trabajando en condiciones normales de operación. Sin embargo dichas técnicas no permiten determinar las características eléctricas que ha causado el SEU.

Este dispositivo posibilita la determinación de las características producidas por un SEE en un nodo determinado del circuito, como por ejemplo los transitorios de corriente inducidos en dicho nodo.

Principales ventajas

  • Dispositivo con una memoria organizada de forma que permite el funcionamiento del sistema de manera continua y sin tiempos muertos
  • Evita retrasos y señales no controladas en la lectura de dichos transitorios de corriente
  • Evaluación en las mismas condiciones. El método utilizado es de tipo FISO (Fast in, Slow out)

Aspectos innovadores

  • Determinación de las características eléctricas que causan un SEU
  • Capacidad de detectar con precisión los acontecimientos SEU y SET en dispositivos microelectrónicos
  • Precisión en la caracterización de los acontecimientos SEU y SET
  • Funcionamiento a través de la medición de corriente que tienen asociados

Aplicaciones

Si alguna clase de efectos transistorios provocados por radiación ionizante afectara a un dispositivo de funcionamiento crítico como puede ser un marcapasos o un sistema de frenado, o incluso en un dispositivo personal para la transferencia de fondos entre cuentas bancarias, podría significar una catástrofe.

La presente invención se podría implementar en cualquier circuido basado en tecnología CMOS estándar, como herramienta que caracteriza los efectos de la radiación ionizante con el objetivo de verificar la robustez de circuitos integrados para sistemas electrónicos de alta fiabilidad (navegación, comunicaciones, procesamiento de datos, etc.). Estas verificaciones se realizan después de la producción por el mismo fabricante de los circuitos electrónicos o por los usuarios finales a nivel dispositivo o sistema para comprobar la robustez de sus productos. Por lo tanto, a parte de la industria de semiconductores, el dispositivo podría ser aplicable a los siguientes sectores:  

  • Aeronáutico, espacial y defensa
  • Automoción y ferroviario: para sistemas de control (estabilidad, frenado, cruise, sistemas de seguridad, sistemas de entretenimiento, etc.). 
  • Computación y comunicaciones
  • Salud: para dispositivos implantables, equipos terapéuticos, etc. 

El dispositivo analizado se puede incorporar en cualquier producto que se quiera evaluar, entendiéndose también la versión experimental del mismo. La evaluación o verificación a través de este dispositivo se realiza en condiciones reales, es decir, durante el funcionamiento de los productos en fase experimental. La implementación es independiente de la aplicación concreta, aunque el diseño es específico para cada tecnología. 

Estado actual

Se ha llevado a cabo simulación por ordenador del funcionamiento de este procedimiento.