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DESP - Environnement spatial

Composants électroniques en ambiances spatiale et atmosphérique

La plupart des composants électroniques sont sensibles à l'une ou plusieurs des deux principales familles d'effets induits par l'environnement radiatif spatial (électrons, protons, ions lourds…) :

  • Les effets dits cumulés se traduisant par une dérive des paramètres électriques des circuits avec défaillance fonctionnelle en fin de vie. Ces effets sont permanents et souvent irréversibles (similaires à des effets de vieillissements). L'amplitude des dégradations est croissante avec la dose reçue : dose ionisante (TiD) ou non ionisante (TniD). Dans ce dernier cas, les technologies opto-électroniques sont particulièrement pénalisées.
  • Les effets sporadiques ou singuliers (SEE) sont induits par une particule unique de haute énergie. Il s'agit d'anomalies fonctionnelles (transitoires ou permanentes, potentiellement destructrices) caractérisés par un seuil de sensibilité et une probabilité d'apparition. Les erreurs logiques dans les points mémoires sont des événements bien connus de cette catégorie d'effets qui inclut également l'effet des neutrons atmosphériques pour les applications avions et sol.

Il s'agit ici de maîtriser tous les aspects de la problématique depuis la définition de la contrainte radiative, les interactions rayonnement - matière, la modélisation des mécanismes en jeu dans les zones sensibles du composant (via des modèles physiques et électriques) jusqu'à la prédiction et/ou mesure des effets induits (simulation expérimentale).

Les SEE pouvant entraîner la perte partielle ou totale de la mission, le développement de modèles de prédiction fiables pour les technologies les plus avancées (intégrées) nécessite de considérer toute la "chaîne" de la technologie (structure élémentaire du semi-conducteur) au circuit (fonction).

Notre approche globale permet une meilleure estimation des performances fin de vie, taux d'anomalies et permet l'expertise des anomalies en vol. 

Activités
 

  • Règles de conception et support au durcissement (MUSCA SEP3)
  • Choix de composants (qualification –simulation expérimentale à NAUTILUS- et prédiction –codes et modèles d’effets- Imageurs, MUSCA SEP3),
  • Simulation expérimentale de la contrainte radiative spatiale (gamma –bas/fort débit-, alphas … NAUTILUS, électrons, protons – AXEL, MIRAGE),
  • Mesure de l'environnement atmosphérique et des effets (HACROPOL)
  • Expertise d'anomalies,
  • Expériences embarquées.

Moyens associés
             

  • NAUTILUS : Site d'irradiation et de test des composants électroniques
    • Moyens d'irradiation gamma: MEGA, MILGA
    • Enceinte CIRIL (sources de faibles activités)
    • Moyens de test et de caractérisation: ITS9000, DISTEST, Keithey4200, bancs DLTS et cellules solaires
  • AXEL: Ensemble accélérateurs - enceintes cible du DESP
  • GEODUR: Electrons pour l'étude de la charge interne et effets de vieillissement (matériaux ou composants électroniques)
  • MIRAGE: faisceaux électrons et protons pour l'irradiation de composants électroniques et cellules solaires
  • HACROPOL : plateforme de mesure d'environnement atmosphériques et effets
  • MUSCA SEP3 : Modélisation multi échelle des SEE dans les composants électroniques numériques
  • ACDC         Modélisation de la dose ionisante dans les oxydes
  • McSOLAR   Modélisation de la réponse en environnement spatial de cellules solaires multi jonctions (liens vers Nautilus, et Axel)
  • VISA Interface et modules d'effets basés sur GEANT

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