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Una nuova tecnologia integrata della STMicroelectronics elimina il pericolo dei "Soft Error" nei sistemi elettronici |
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 Ginevra,
15 dicembre 2003 - La STMicroelectronics, uno dei principali produttori
al mondo di semiconduttori, ha presentato una nuova tecnologia a semiconduttori
che elimina un problema potenziale, sempre più sentito negli ultimi anni
da parte dei produttori di apparecchiature elettroniche: la crescente
vulnerabilità dei chip di silicio ai cosiddetti "soft error". I "soft error" sono causati da particelle nucleari onnipresenti, che generano modesti livelli di radiazione terreste di fondo. Le particelle causate dai raggi cosmici provenienti dallo spazio o da piccole tracce di elementi radioattivi presenti in tutti i materiali, non sono pericolose per se stesse, ma possono creare dei problemi al funzionamento dei chip al silicio e delle apparecchiature elettroniche che li contengono. La nuova tecnologia della ST, denominata rSRAM, sviluppata presso il sito di Ricerca & Sviluppo Centrale dell'azienda a Crolles, in Francia, è in grado di garantire un'immunità molto elevata agli effetti di particelle atomiche vaganti, senza creare significativi costi addizionali o una diminuzione delle prestazioni. I dispositivi a semiconduttore alla base di prodotti come telefoni cellulari, PC, o i sofisticati computer che gestiscono i collegamenti Internet e altri tipi di comunicazione, sono soprattutto i cosiddetti System-on-Chip (SoC, sistema completo su singolo chip). Questi dispositivi contengono decine o centinaia di milioni di piccoli transistori, collegati tra loro e integrati in chip al silicio delle dimensioni di un'unghia. Molti di questi transistori vengono utilizzati per realizzare delle memorie SRAM (Static Random Access Memory) integrate - un tipo di memoria elettronica che permette di immagazzinare e leggere i dati ad altissima velocità. In base alla legge di Moore, che prende il nome dallo scienziato che per primo l'ha enunciata, ogni 18/24 mesi circa viene sviluppata una nuova generazione di tecnologia per i circuiti integrati su silicio, che riduce le dimensioni dei transistor, raddoppiandone la densita`, e rende i nuovi chip sempre più veloci, più piccoli e più economici. Tuttavia, transistori sempre più piccoli sono sempre più suscettibili agli effetti delle particelle ionizzanti libere. All'interno di un chip, l'informazione è normalmente memorizzata nei transistori sotto forma di carica elettrica. Una particella nucleare, ad esempio un neutrone o una particella alpha che transita attraverso il chip di silicio, può modificare la carica immagazzinata nei transistor circostanti. I cambiamenti della quantità di carica, causati da una particella ionizzante, danno origine al cosiddetto "soft error", cioe` il chip non viene fisicamente danneggiato ma può contenere, per brevi periodi di tempo, dati erronei. Questo "soft error" può creare dei malfunzionamenti al circuito integrato , che sottoposto a successivi collaudi dimostra invece di essere perfettamente funzionante. Un problema ancora più complicato La riduzione delle dimensioni dei transistor di una SRAM integrata rende questi componenti sempre più vulnerabili alle radiazioni di fondo. Inoltre la quantità di memoria SRAM integrata in un chip aumenta continuamente: attualmente utilizza tipicamente più del 50% dei transistori di un chip al silicio. In base a quanto previsto dall'ITRS (International Technology Roadmap for Semiconductors, roadmap internazionale per la tecnologia dei semiconduttori), questa percentuale potrebbe raggiungere il 90% entro la fine del decennio. Le SRAM integrate stanno diventando una parte sempre più importante dei dispositivi SoC, perché la memorizzazione di programmi e dati nella SRAM integrata in un chip permette di garantire prestazioni migliori. Jean-Pierre Schoellkopf, direttore per gli strumenti di progettazione e i progetti avanzati, presso il Gruppo Centrale di Ricerca & Sviluppo della ST, ha affermato: "Con le tecnologie attualmente utilizzate nella produzione di massa, normalmente i soft error non creano dei seri problemi. I produttori di apparecchi elettronici devono però affrontare il problema di una tendenza all'impiego di transistor sempre più piccoli e di SRAM sempre più grandi integrate in un chip, necessarie per continuare ad avere successo sul mercato. Ciò rende inevitabile che scenari pessimistici, come il blocco di un computer o l'impossibilità di trasmettere correttamente le informazioni, debbano realizzarsi con frequenze sempre maggiori. Per questo abbiamo deciso di sviluppare una tecnologia più robusta per le SRAMintegrate, in grado di garantire l'immunità alle radiazioni di fondo, senza significativi costi addizionali o una diminuzione delle prestazioni." In effetti, la soluzione brevettata della ST rispetta entrambe queste esigenze di base: la riprogettazione della struttura della cella di memoria SRAM utilizzata nei dispositivi a semiconduttore System-on-Chip, ha permesso alla ST di sviluppare una nuova tecnologia che e` sostanzialmente veloce ed economica come quella utilizzata nei SoC tradizionali, ma è anche virtualmente immune agli effetti delle particelle nucleari libere. Schoellkopf ha affermato: "La rSRAM è un'interessantissima novità, poiché permette ai produttori di apparecchiature elettroniche di essere sicuri di poter sfruttare i vantaggi di prezzo e prestazioni delle nuove generazioni della tecnologia di silicio, senza i pericoli di un'accresciuta vulnerabilità ai soft error". La soluzione della ST è particolarmente ingegnosa, poiché non aumenta in modo significativo l'area di silicio occupata dal circuito integrato. La produzione dei chip al silicio richiede molte fasi complesse di processo, per realizzare la struttura tridimensionale che costituisce il circuito integrato elettronico finale. I circuiti sono sempre prodotti in parallelo; su una sottile fetta di silicio (wafer) viene posto il maggior numero di circuiti possibili. Il wafer è tipicamente di 200mm di diametro (e in futuro di 300mm). Aumentando l'area del singolo dispositivo, viene ridotto il numero dei chip che possono essere prodotti su un wafer, e di conseguenza aumenta il costo di produzione del chip. Le modifiche fatte dalla ST alla cella di memoria SRAM standard introducono dei componenti addizionali chiamati condensatori, integrati nella struttura della cella nella dimensione verticale, in modo che l'area del chip - e quindi il costo di produzione - non venga modificato in modo significativo. L'effetto di questi condensatori è un aumento della quantità di carica necessaria per invertire lo stato logico della cella di memoria, riducendo quindi il numero di soft error in un intervallo di tempo predefinito. La ST ha prodotto dei chip di test in una tecnologia da 120nm (la prossima generazione di tecnologia ad entrare in produzione di volume di massa), utilizzando le nuove celle rSRAM, e li ha sottoposti ad un collaudo aggressivo tramite bombardamento ad elevati livelli di radiazione artificiale, con la conseguente misurazione del tasso di soft error risultante. Questi test (eseguiti presso l'Alamos Neutron Science Centre) hanno confermato che le celle rSRAM della ST sono circa 250 volte più resistenti ai soft error delle celle SRAM tradizionali - le celle sono completamente immuni alle particelle alpha e quasi completamente immuni agli errori causati dai neutroni. Alcune informazioni sulla STMicroelectronics La STMicroelectronics è leader a livello globale dallo sviluppo alla consegna, nelle soluzioni a semiconduttore per tutta la gamma di applicazioni microelettroniche. Grazie ad un'ineguagliata combinazione di esperienza nel silicio e nei sistemi, grandi capacità manifatturiere, portafoglio di proprietà intellettuale e partner strategici, l'azienda è all'avanguardia nella tecnologia del System-on-Chip (sistema completo su singolo chip) e i suoi prodotti hanno un ruolo essenziale nel rendere possibile l'attuale convergenza di applicazioni e mercati. Le azioni della Società sono quotate al New York Stock Exchange, a Euronext Paris e alla Borsa Italiana. Nel 2002 i ricavi netti della Società sono stati pari a 6,32 miliardi di dollari e gli utili netti a 429,4 milioni di dollari. Per ulteriori informazioni sulla STMicroelectronics consultare il sito http://www.st.com. Note per i giornalisti
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