Brevet FR2724256A1 — publié le 19960308

PROCEDE DE PRODUCTION DE MEMOIRES A ACCES ALEATOIRE DE TYPE STATIQUE A PRECHARGEMENT OU DE MEMOIRES MORTES DESCRIPTION Domaine technique La présente invention concerne un procédé de production de mémoires à accès aléatoire de type statique à préchargement ou de mémoires mortes à partir de mémoires à accès aléatoire de type statique. Etat de la technique antérieure Pour la construction de robots, d'automates ou d'autres systèmes électroniques, nécessitant une mémoire morte, soumis aux radiations, il est nécessaire que cette mémoire soit capable de tenir à la dose cumulée de ces radiations. Actuellement, il existe plusieurs types de composants disponibles, et notamment: - les ROM (mémoires ROM ou Read Only Memory à accès en lecture seule ou mémoires mortes; programmées à la fabrication). Elles peuvent, selon les fabricants, résister à la dose cumulée mais ne sont rentables que pour une production en grande série; - les PROM bipolaires à fusible (mémoires mortes programmables une seule fois par l'utilisateur) à fusibles bipolaires. Elles résistent bien à la dose cumulée mais ont l'inconvénient de consommer beaucoup plus d'énergie que les composants CMOS, ce qui est un problème pour toute électronique embarquée. De plus elles n'existent qu'en 8 Koctets maximum avec une température de fonctionnement limitée à 70 et sont en voie de disparition; -les PROM CMOS à fusibles. Elles résistent bien à la dose cumulée mais elles n'existent en version 2 Koctets que chez un seul fabricant et en version 8 Koctets qu'en version durcie, donc très chère; -les EPROM (mémoires programmables électriquement par l'utilisateur et effaçables par exposition aux rayons ultra-violets). Elles résistent mal à la dose cumulée (doit être inférieure à 30 Krad); - les EEPROM (mémoires programmables et effaçables électriquement par l'utilisateur). Elles résistent mal à la dose cumulée; - les RAM à pile (mémoires RAM ou Random Acces Memory à accès aléatoire ou mémoires volatiles maintenues sous tension de manière à conserver les données). Elles ont rl'inconvénient d'être plus encombrantes que les autres sortes de composants et nécessitent des précautions d'utilisation pour éviter de perdre leur contenu. De plus, la consommation des composants exposés aux radiations augmente très rapidement, ce qui peut avoir pour effet de décharger rapidement la pile de la mémoire. On s'aperçoit ainsi qu'il est difficile de disposer d'une mémoire morte ayant une bonne tenue à la dose cumulée, qui soit peu coûteuse à réaliser même à l'unité, qui soit multisource et disponible en grandes capacités. L'invention a ainsi pour objet d'obtenir un tel résultat en partant d'une mémoire volatile et en la transformant soit en mémoire à accès aléatoire de type statique à préchargement, soit en mémoire morte. Exposé de l'invention L'invention propose donc un procédé de production d'une mémoire à accès aléatoire de type statique à préchargement ou d'une mémoire morte, caractérisé en ce qu'on prend une mémoire statique à accès aléatoire de type statique composée de transistors MOS constitutifs de l'ensemble des bascules mémoire, et en ce qu'on applique un faisceau de particules ou de photons à ces transistors MOS de manière à ce que la dose cumulée reçue soit supérieure à une valeur déterminée. Pour obtenir une mémoire à accès aléatoire de type statique à préchargement, en utilisant un rayonnement gamma, la dose cumulée reçue doit, en général, être supérieure à plusieurs dizaines de kilorad (seuil variable selon les fabricants). Pour obtenir une mémoire morte, en utilisant un rayonnement gamma, la dose cumulée doit dépasser la centaine de kilorad. Ainsi le procédé de l'invention permet d'utiliser des mémoires volatiles (RAM) de type statique afin d'obtenir, suivant l'objectif prévu: - soit des mémoires RAM à préchargement, c'est-à-dire des mémoires possédant un contenu défini à la mise sous tension, tout en conservant la possibilité de modifier leur contenu; - soit des mémoires "romées", c'est-à-dire des mémoires possédant un contenu défini, qu'on ne peut plus modifier. Ces composants sont alors assimilables à des ROM. Ces types de composants peuvent trouver une application dans tous les domaines classiques de l'électronique. Cependant ils présentent le maximum de leurs avantages dans le domaine de l'électronique placée en ambiance radioactive. Brève description des figures - La figure 1 illustre le fonctionnement du procédé de l'invention; - la figure 2 représente un circuit permettant de mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Exposé détaillé du principe et d'un mode de réalisation Un transistor MOS (Metal Oxyde Silicium) se dégrade plus vite sous l'effet de faisceaux de particules ou de photons lorsqu'il est passant La dégradation avec ce type de composants se traduit par une dérive de sa tension de commande (Vgs). Cette dérive conduit au fait qu'après une exposition suffisante il n'est plus possible de bloquer un tel transistor. Les mémoires CMOS volatiles de type statique sont composées de bascules elles-mêmes composées de transistors appartenant à cette famille. Si l'on positionne un bit à 0 ou à 1 dans un de ces composants alors qu'il est exposé à un faisceau de particules ou de photons: - les transistors élémentaires d'une bascule mémoire qui sont passants dérivent plus rapidement vers cet état que ceux qui sont bloqués; - la bascule est alors figée dans l'état qu'elle possédait pendant son exposition. Si on continue à l'exposer à ce faisceau, la bascule reste figée dans cet état jusqu'à ce que les transistors qui étaient bloqués se dégradent au point qu'il n'est plus possible de les maintenir bloqués. Ainsi si, dans une mémoire volatile, on maintient le contenu souhaité alors que celle-ci est soumise suffisamment longtemps à un faisceau de particules ou de photons, ce contenu est figé et cette mémoire peut être utilisée en tant que mémoire morte. Il est possible également d'obtenir une mémoire à préchargement. La diminution du seuil de commande en saturation (Vgs) des transistors qui est plus rapide lorsque les transistors soumis au faisceau sont passants, déstabilise les bascules et a pour effet de les prépositionner à la mise sous tension avec le contenu qu'elles possédaient lors de cette irradiation. Cependant, il est encore possible de modifier leur contenu. Pour qu'un composant mémoire permette l'exploitation du procédé de l'invention, il est nécessaire que les transistors, qui constituent les fonctions de décodage et l'adressage de la matrice mémoire, dérivent nettement moins vite que ceux des cellules mémoires. La tenue à la dose cumulée d'une RAM "romée" ou d'une RAM à préchargement dépend du processus de fabrication de la RAM mis en oeuvre. Compte tenu de la dispersion des caractéristiques des transistors élémentaires, le passage du fonctionnement en RAM au fonctionnement en ROM se fait progressivement. Il y a un état intermédiaire pendant lequel certains bits sont figés et d'autres encore modifiables. La mémoire est en fait "semifigée". La figure 1 illustre les phases principales de la vie d'une mémoire volatile exposée à un faisceau de particules ou de photons en fonction de l'évolution de la tension de commande des transistors élémentaires MOS de type N. Pour un transistor de type P, l'allure de la courbe est identique avec un point de départ négatif. Vgs est la tension qui fait passer le transistor MOS de rétat passant à l'état bloqué. On a les différentes zones suivantes: zone I: RAM zone I: RAM à préchargement zone mI: semi-figée zone IV: ROM zone V: inutilisable La courbe 10 correspond à un transistor passant et la courbe 11 à un transistor bloqué. Pour un composant simple on peut avoir, par exemple, les valeurs suivantes: DA # 35 Krad DB > 1500 Krad V#2V V est la tension pour laquelle se produit la transition entre l'état bloqué et l'état passant. Pour un composant complexe (plusieurs transistors étant combinés pour former par exemple une mémoire), de type mémoire UMC par exemple, avec un débit de dose de rayons gamma de 5 Krad/h on obtient les valeurs suivantes: limite zone I - zone Il # 63 Krad limite zone III - zone IV # 630 Krad limite zone IV - zone V > 1500 Krad V#2V Il faut remarquer que la profondeur de pénétration dans la matière, liée à l'énergie mise en jeu, peut nécessiter de décapsuler les composants lors de leur exposition. Conformément au procédé de rinvention, pour obtenir une mémoire RAM à préchargement ou une mémoire RAM "romée", il est nécessaire d'exposer la mémoire RAM d'origine à un faisceau de particules ou de photons alors qu'elle content les données que l'on souhaite y imprégner ou y figer. La figure 2 illustre un exemple de carte permettant de mettre en oeuvre ce procédé. Les mémoires sont montées sur un support à accumulateur de manière à permettre le chargement et la sauvegarde de son contenu. Elles sont ensuite préchargees avec le contenu désiré puis exposées à un faisceau de particules ou de photons. Le débit de dose et la dose qu'elles subissent, pour pouvoir être utilisées en mémoires volatiles à préposifionnement à la mise sous tension ou en mémoire morte, dépend du processus de fabrication mis en oeuvre. Ces deux paramètres dépendent donc des composants utilisés et seul un essai préliminaire peut permettre de les déterminer. Ce support, ou carte, comprend un transistor Q1 polarisé grâce à des résistances R3, R4 et R5. Des branchements par cavalier J1A et J1B sont prévus entre la résistance R3 et l'alimentation carte Vcccarte, et entre l'accumulateur ACCU et un circuit de charge 20 relié à la résistance R5. Une diode D3 est reliée entre la tension d'alimentation carte et ce circuit de charge 20, et empêche l'accumulateur d'alimenter le reste de la carte. On peut obtenir les signaux suivants: VccCI alimentation du circuit mémoire au point commun résistance R5 circuit 20; CSCI "Chip- Select" (patte de sélection) du circuit mémoire à l'extrémité d'une résistance R6 reliée au point commun précédent, R6 étant une résistance de mise à niveau haut du "Chip-Select" pour éviter que la mémoire ne soit sélectionnée; 20. R / W_CI: écriture/lecture du circuit mémoire sur le collecteur du transistor Q1; R/ W_Carte: écriture/lecture de la carte sur l'émetteur du transistor Q1. On a un circuit de charge 20 à deux vitesses: a tension constante grâce aux diodes D1, D2 et à la résistance R2; a courant constant grâce à la résistance R1. Le basculement de l'un à l'autre se fait automatiquement (seuil de 4,08 volts aux bornes des deux diodes D1 et D2). La diode D4 permet l'alimentation du circuit mémoire lorsqu'il n'y a plus d'alimentation sur la carte. Le circuit illustré sur la figure 2 assure différentes fonctions. Tout d'abord, il maintient la mémoire sous tension de manière à ce que son contenu soit sauvegardé une fois l'alimentation coupée. Le circuit de charge met automatiquement en charge l'accumulateur dès que le support est connecté sur une alimentation. Le système de polarisation assure que la mémoire n'est pas sélectionnée intempestivement en écriture. Ce système est complété par un cavalier qui par son absence interdit l'écriture de la mémoire. Dans un exemple de réalisation: R1 = 3,3 KQ R2 = 39 R3 = R4 = 47 K. R5 = 4,7KQ R6 = 100 K. D1 = D2 = D3= diode 1N4148 D4 = diode BAT 48 Q1 = transistor BC549B On pourrait, bien évidemment, utiliser d'autres circuits pour mettre en oeuvre le procédé de l'invention. Ainsi la mémoire a programmer peut être montée sur une carte à micro contrôleur qui a pour fonction de maintenir dans cette RAM le contenu que l'on veut y mémoriser. On peut alors contrôler directement l'état d'imprégnation ou de figeage de la mémoire au fur et à mesure de son exposition. L'invention permet de pouvoir disposer de circuits mémoires pouvant contenir des données ou des programmes résidents, modifiables ou non. La faisabilité du procédé de l'invention a été démontrée pour plusieurs modèles de mémoires soumises à un rayonnement gamma de cobalt 60. Il est tout à fait envisageable de fabriquer des mémoires RAM qui posséderaient des caractéristiques les prédisposant à être utilisées avec ce procédé, en utilisant par exemple différentes technologies. De même, on peut imaginer des composants disposant dans un même boitier de zones mémoires prédisposées a l'imprégnation ou au figeage et de zones mémoires RAM résistantes à la dose cumulée. REVENDICATIONS 1. Procédé de production d'une mémoire à accès aléatoire de type statique à préchargement ou d'une mémoire morte, caractérisé en ce qu'on prend une mémoire à accès aléatoire de type statique composée de transistors MOS constitutifs de l'ensemble des bascules mémoires, en ce qu'on applique un faisceau de particules ou de photons à ces transistors MOS de manière à ce que la dose cumulée reçue soit supérieure à une valeur déterminée. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour obtenir une mémoire à accès aléatoire de type statique à préchargement, en utilisant un rayonnement gamma, la dose cumulée reçue doit être égale à plusieurs dizaines de kilorad. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour obtenir une mémoire morte, en utilisant un rayonnement gamma, la dose cumulée reçue doit être égale à plusieurs centaines de kilorad. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire à accès aléatoire de type statique est montée sur un support à accumulateur de manière à permettre le chargement et la sauvegarde de son contenu, en ce qu'elle est ensuite préchargée avec le contenu désiré puis exposée à un faisceau de particules ou de photons, et en ce que le débit de dose et la dose qu'elle subit, pour pouvoir être utilisée en mémoires volatiles à prépositionnement à la mise sous tension ou en mémoire morte, dépend du processus de fabrication mis en oeuvre. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support maintient la mémoire sous tension de manière à ce que son contenu soit sauvegardé une fois l'alimentation coupée, en ce qu'un circuit de charge met automatiquement en charge l'accumulateur dès que le support est connecté sur une alimentation, en ce qu'un système de polarisation assure que la mémoire n'est pas sélectionnée intempestivement en écriture, en ce qu'un cavalier interdit par son absence l'écriture de la mémoire. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mémoire RAM est montée sur une carte à micro-contrôleur qui a pour fonction de maintenir dans cette RAM le contenu que ron veut y mémoriser, et en ce que l'on contrôle directement l'état d'imprégnation ou de figeage de la mémoire au fur et à mesure de son exposition.