Méthodologie de qualification des System-In-Package (SiP) soumis au rayonnement ionisant

System-In-Package (SiP) radiation qualification requirements

• Auteur / Autrice : Tomasz Rajkowski
• Direction : Frédéric Saigné
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 15/12/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d'électronique et des systèmes
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Boch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Frédéric Saigne, Lorena Anghel, Veronique Ferlet-cavrois, Rubén García alía, Paul Leroux, Julien Mekki, Pierre-Xiao Wang
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Lorena Anghel, Veronique Ferlet-cavrois

Mots clés

Mots clés libres

Radiation

Système

Qualification

Test

Méthodologie

Radiation

System

Qualification

Testing

Methodology

Résumé

Ce travail présente les avantages et inconvénients du test au niveau système et plus particulièrement de sa qualification à partir d’expérience réalisées sur le système entier et non plus au niveau du composant. En premier lieu, un état de l’art basé sur la littérature est présenté, suivi par la description des expériences réalisées au cours de cette thèse. Les expériences ont été réalisées sur le module de conversion au point de charge de la société 3D PLUS. La sensibilité de ce système a été évaluée aux effets singuliers (SEE), à la dose ionisante (TID) et en champ mixte. L'étude réalisée a permis de mettre en évidence plusieurs avantage à ce type de test, par exemple : l'incorporation des marges données par le système dans les résultats des tests, des informations sur : le seuil TID/LET (transfert d'énergie linéaire) du système, le taux d'erreur soft/hard, la propagation des défauts dans le système, l'efficacité des techniques d'atténuation, la sensibilité relative des composants, les signatures d'erreur au niveau système, les modes de défaillance complexes et les effets de synergie au niveau du système, …. Plusieurs limites ont également été mise en avant : difficulté pour définir la configuration la plus défavorable pour le système et réalisation de tests dans cette (ces) configuration(s) ; contraintes de pénétration des ions lourds à LET élevé ; contraintes d'observabilité des paramètres les plus pertinents du système ; irradiation d'un nombre suffisamment élevé d'échantillons de SUT (système à l'essai). En raison de la complexité de la qualification du système complet, des scénarios de qualification limités ont été proposés en fonction du type d’application. Les deux cas présentés concernent d’une part les missions de très haute fiabilité et d’autre part les missions destinés au New Space.

This work presents both merit and complexity of system-level radiation tests of electronics, with a special focus on the issue of system qualification by system-level test. An overview of the topic is given basing on the literature review, followed by description of experiments performed during this PhD. Experiments were performed on the Point-of-Load converter module from the 3D PLUS company, and included single event effects (SEE), total ionizing dose (TID) and mixed-field tests. Performed study let present different opportunities that one may get thanks to the system-level testing, for example: incorporation of the margins given by the system within test results, information about: TID/LET (linear energy transfer) threshold for the system, soft/hard error rate, fault propagation in the system, mitigation techniques efficiency, relative sensitivity of the components, system-level error signatures, complex failure modes, synergistic effects at system level and others. Limitations for the qualification based on the system-level radiation tests were defined as: definition of the worst case configuration for the system and performing test in this configuration(s); constraints in penetration of the high-LET heavy ions; constraints in the observability of the most relevant parameters of the system; irradiation of high enough number of SUT (system under test) samples. Due to the complexity of the complete system qualification, limited qualification scenarios were proposed and linked to different applications for both high reliability and New Space missions/products.