航天工程是對進(jìn)入、探索、開發(fā)和利用地外天體的活動的總稱。航天工程對我國的科學(xué)研究、國防建設(shè)、國民經(jīng)濟(jì)、文化教育等各個領(lǐng)域都有著積極促進(jìn)作用,在實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興道路上有著重大價值與意義。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,電子化、數(shù)字化已經(jīng)為當(dāng)代社會發(fā)展創(chuàng)造了更多的可能性,成為了當(dāng)代社會的常態(tài)。進(jìn)入21世紀(jì),電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)已經(jīng)成為當(dāng)代軍事的主要方式之一,但是隨著航天工程數(shù)字化的發(fā)展,諸多問題也展現(xiàn)出來,其中最為致命的問題之一就是在外太空中電子系統(tǒng)的輻照效應(yīng)問題。在外太空的強(qiáng)輻照環(huán)境中,由于半導(dǎo)體輻照效應(yīng)的存在,系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全受到了極大威脅。常規(guī)電路在強(qiáng)輻照環(huán)境下可能會存在數(shù)據(jù)錯誤、誤碼率升高、功耗上升、系統(tǒng)崩潰甚至燒毀的問題。因此,集成電路抗輻照技術(shù)也成為了當(dāng)下在微電子領(lǐng)域和航天工程領(lǐng)域都備受關(guān)注的研究難點(diǎn)。SRAM存儲器也同樣面臨著輻照效應(yīng)問題。SRAM存儲器對宇宙輻照極為敏感,在輻照環(huán)境下會產(chǎn)生電學(xué)性能退化甚至數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn),直接威脅到電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全。本文從半導(dǎo)體輻照效應(yīng)入手,從SRAM電路中的組合邏輯、時序邏輯以及存儲單元的角度對SRAM的抗輻照技術(shù)進(jìn)行了探索。存儲單元層面,本文介紹了DIC... 

【文章來源】：電子科技大學(xué)四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

地球輻射帶（范艾倫輻射帶）

電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文6由于地磁場的存在，電子、質(zhì)子等輕粒子以及一部分較大質(zhì)量的帶正電的粒子有可能受到影響而被俘獲，在地球周圍形成一層地球輻射帶。地球輻射帶可以根據(jù)到地表的距離的不同，分為外輻射帶和內(nèi)輻射帶。高度分布在6000千米到12000千米之間的輻射帶通常被稱為內(nèi)輻射帶，高度分布在18000千米到60000千米左右的輻射帶通常被稱為外輻射帶。內(nèi)輻射帶主要分布在地球磁緯度±40o之間，主要由能量超過30MeV的電子和能量超過50MeV的電子構(gòu)成。由于距離地表較近，故而內(nèi)輻射帶受太陽活動的影響程度較小[2]。外輻射帶分布的范圍較廣，往往能夠延伸至地球磁緯度50o到60o之間。外輻射帶通常由高能質(zhì)子和電子以及少量的帶正電荷的高能重離子構(gòu)成。由于距離地表較遠(yuǎn)，外輻射帶往往會很大程度上受到太陽活動的影響，因此外輻射帶的輻射強(qiáng)度變化范圍和位置變化范圍往往也會比內(nèi)輻射帶大很多。目前，在外輻射帶內(nèi)工作的人造衛(wèi)星主要包括半同步衛(wèi)星和同步衛(wèi)星。圖2-2國際空間站外部MDMSDRAM單粒子翻轉(zhuǎn)累積[3]2.1.2太陽輻射太陽輻射同樣也是航天器所需要面臨的輻照環(huán)境之一。太陽輻射主要是指太陽耀斑爆發(fā)時發(fā)出的高能帶電粒子，這些帶電粒子所攜帶的能量分布范圍十分廣泛，可以從10MeV到10GeV不等。太陽耀斑的爆發(fā)規(guī)律性不強(qiáng)，平均發(fā)生頻率為每隔一個月到一年左右發(fā)生一次，每次持續(xù)時間大概在幾個小時到幾天之間。太陽射線大部分時候以質(zhì)子為主，其次是α粒子和少量電子。太陽耀斑爆發(fā)時，質(zhì)子通量可達(dá)到每秒109cm2。由于太陽射線具有極高能量，強(qiáng)度密度都很大，對集成電路模塊的破壞性極大。

第二章輻照效應(yīng)基本理論7圖2-3太陽活動的周期性[4]2.1.3宇宙射線太陽系以外的空間是宇宙射線的主要來源。宇宙射線通常由原子序數(shù)從1到92的各種元素粒子組成，其中的重元素高能粒子所攜帶的能量可以從數(shù)十兆電子伏特一直到幾百、上千兆電子伏特。宇宙射線中，重離子約占1%，α粒子約占14%，質(zhì)子約占85%。這些粒子穿過集成電路中的半導(dǎo)體材料時，會引起半導(dǎo)體材料的電離，進(jìn)而引發(fā)單粒子效應(yīng)。通常情況下，宇宙射線的通量遠(yuǎn)小于太陽輻射。2.1.4核輻射環(huán)境集成電路產(chǎn)品主要需要面臨的核輻射環(huán)境為核反應(yīng)堆。在核輻射環(huán)境中，威脅集成電路正常工作的主要為γ射線輻照效應(yīng)與快中子輻照效應(yīng)。與宇宙空間中的輻照相比，核輻射最大的不同點(diǎn)是輻射的計量和通量都比宇宙空間輻射環(huán)境高出很多。在核電站設(shè)計壽命為40年的前提下，核電站中一級和次級屏蔽間的集成電路模塊在正常工作狀態(tài)下，受到的總劑量輻照可達(dá)到106Gy，中子的累計注入量可以達(dá)到1014cm2。2.1.5天然輻照環(huán)境1979年，一篇由在Intel工作的員工發(fā)布的文章造成了大的轟動，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)DRAM集成度由16K到64K發(fā)展時，由單粒子引發(fā)的軟錯誤率顯著提升[5]。問題的緣由在之后被發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時Intel公司的一個封裝廠正好建在了一個廢棄鈾礦的下游，放射污染物污染了陶瓷封裝材料[6]。在封裝好的器件中，源于鈾、釷等放射性元素的α粒子會引起邏輯電路中的軟誤差，特別是對于現(xiàn)在按比例縮小的器件，即

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]保護(hù)環(huán)對130nm體硅PMOS抗單粒子瞬態(tài)特性的影響[J]. 曹琛,王俊峰,岳紅菊,唐威,吳龍勝.  微電子學(xué)與計算機(jī). 2012(12)

碩士論文
[1]一種谷值電流控制的DC/DC BUCK變換器的研究與設(shè)計[D]. 王影.電子科技大學(xué) 2017
[2]80C196KC單片機(jī)中子和γ綜合電離輻射效應(yīng)研究[D]. 徐天容.中國工程物理研究院 2005



本文編號：2954489