Study of Mechanisms Leading to Stuck Bits on SRAM and DRAM Memories in the Space Radiation Environment

Les résultats de différentes expériences du CNES (Centre National d’Études Spatiales) embarquées sur satellites montrent que des composants SRAM et SDRAM subissent des erreurs atypiques, qui se caractérisent par une fraction d’emplacements mémoire présentant des erreurs récurrentes. Ces erreurs non-catégorisées représentent la quasi-totalité des erreurs détectées sur ces mémoires. Une revue interne du CNES a déterminé que ces erreurs étaient dues aux radiations présentes dans l’environnement spatial (protons, électrons, ions lourds). Cette thèse s’attache à reproduire ces erreurs atypiques au sol en utilisant des moyens d’irradiation et des accélérateurs de particules, à les caractériser ainsi qu’à expliquer le mécanisme physique menant à l’apparition de ces cellules endommagées. Le mécanisme physique que nous proposons est cohérent avec les données obtenues sous faisceau de particules et soutenu par nos simulations de type TCAD.CNES’s onboard experiment results on several satellites have demonstrated that on SRAM and SDRAM memories, a fraction of words suffers from unknown errors that increase the afflicted words’ rate of error by orders of magnitude compared to other words. CNES’s experts found that these errors were due to the space radiation environment (proton, electrons, heavy ions).The main goals of this Ph.D. thesis are to successfully recreate such errors at ground level using irradiation facilities and particle accelerators, to investigate their behavior and finally, to submit a physical mechanism for memory cell degradation under irradiation, both coherent with experimental data and data obtained from TCAD simulations