80C31单粒子效应敏感度评估

采用串列静电加速器对同步轨道气象卫星扫描辐射计控制器用８０Ｃ３１微控制器进行了单粒子效应模拟试验，得到了器件的错误截面与ＬＥＴ关系曲线；根据试验结果，对器件在同步轨道重离子环境中的翻转率进行了预计。     

存储器空间单粒子翻转率预测

根据SSO上两卫星搭载的三个PREM测得的空间中重离子LET谱,以及利用Weibull分布模型拟合出的不同器件的σ-LET曲线,对由空间中重离子引起的单粒子翻转的翻转率进行了预测估算.将预测值与实测值对比,分析了影响翻转率的因素.对于相同器件,翻转率与设备在卫星上的位置和朝向有关.位于卫星尾部面向后退（-x）方向的翻转率高于位于底部对地（+z）方向的器件翻转率;太阳活动水平高的时间段翻转率高于太阳活动水平低的时间段.探测器接收的重离子微分LET谱的强度和硬度决定了器件的单粒子翻转率.在高于翻转LET阈值时,LET谱的强度越高,其硬度和翻转率越大.不同器件的翻转率也不相同.     

脉冲激光模拟空间载荷单粒子效应研究进展

脉冲激光作为模拟测试空间探测载荷半导体器件的单粒子效应现象的一种较新型手段,具有可以定位器件对单粒子效应敏感的具体单元以及动态测试电路系统对单粒子效应的时间响应特性的特点,能够满足工程部门、器件研发部门的不同需求。通过实验与理论研究,建立单粒子锁定与翻转效应的激光阈值能量与重离子LET值的对应关系,解决了脉冲激光模拟测试的激光结果如何定量的关键问题,据此可以定量摸底评估器件的单粒子效应敏感度,使脉冲激光测试载荷的结果更具评价以及指导意义,这对建立统一的脉冲激光单粒子效应评估试验标准以及对脉冲激光试验的推广具有重要意义。空间探测载荷发生单粒子效应后器件功能特性及电路系统的影响、防范单粒子效应电路条件影响的手段下电路系统的抗单粒子效应设计措施是的有效性,以及为空间探测专门研制的抗辐射ASIC电路评价,都需要更加精细的单粒子效应测试方法。通过建立便捷、低成本的脉冲激光定量试验的手段,解决了空间探测载荷上述单粒子效应试验的问题。     

临近空间中子辐射环境分析及其引起的单粒子效应预计研究

使用Space Radiation 7.0工具分析临近空间中子辐射环境,研究其与海拔高度、太阳活动和经纬度的关系及内在原因.在此基础上,提出了一种基于蒙特卡罗方法的大气中子实时错误率预计方法,并以航空电子系统关键集成电路FPGA为例,预计其单粒子翻转敏感模块包括配置存储器、块存储器和用户触发器,单粒子功能中断敏感模块包括上电复位电路、SelectMAP接口等的实时飞行错误率.结果表明,配置存储器中发生的单粒子翻转达到总单粒子翻转率的77%,而上电复位电路和SelectMAP接口中发生的单粒子功能中断各占总单粒子功能中断率的36%.根据RTCA DO-254对飞行系统失效等级的划分,该FPGA器件不可用于航空电子系统关键位置.     

星载软件无线电平台及其单粒子效应研究方法

结合国内外研究进展,介绍了软件无线电技术在星载设备中的应用,给出了一种星载软件无线电平台的结构.针对单粒子效应对星载软件无线电平台可靠性影响,提出了一种软件无线电平台对抗单粒子效应的设计与验证方法,并给出了针对该平台中FPGA和DSP的故障注入方法.这种抗单粒子效应的研究方法和故障注入方法代价低、设计灵活,在某卫星星载多用户扩频接收机的可靠性设计过程中得到了验证和实施,使低等级高性能器件在星载信号处理平台中的应用成为可能.     

新型高速单粒子翻转自恢复锁存器设计

航天器中芯片工作时钟频率的不断提高使得单粒子翻转(single-event-upset,SEU)效应对时序逻辑的影响更加显著。目前已经提出的辐射加固锁存器存在面积和延时较大、功耗较高且抗单粒子翻转能力有限的问题。针对这些问题,提出了一款基于130nm部分耗尽绝缘体上硅(partially-depleted silicon on insulator,PD SOI)工艺的高速单粒子辐射自恢复锁存器。在对电路设计进行介绍的基础上,与其他已经报道的电路进行了对比,并利用节点翻转分析和仿真波形验证了该锁存器具有抗单粒子翻转自恢复的功能。对比结果表明,与其他的抗单粒子翻转自恢复锁存器相比,在牺牲部分功耗的代价下,大幅减小了锁存器的面积和延时。本方案所提出的辐射加固锁存器的综合开销指标APDP较其他辐射加固锁存器平均节省了71.14%,适用于辐射环境下的对速度和可靠性有较高要求的电路,为国产宇航高可靠自研芯片提供了选择。     

空间粒子辐射对卫星中集成芯片的影响

本文分析了在“风云一号(B)”气象卫星环境中各种粒子辐射在集成芯片临界体积中产生的能量沉积, 即LET(线性能量传输);得到了银河宇宙线1≤Z≤28、银河宇宙线异常成分(C、N、O、Ne、Ar、Fe)、内辐射带质子等产生的LET, 计算了其分别产生的单粒于事件(SEU)翻转率。     

基于TCAD和Geant 4的SRAM单粒子效应评估

基于Geant4和TCAD (Technology-Computer Aided-Design)建立了一套评估静态存储器(SRAM)单粒子效应的方法. 该方法利用TCAD软件模拟半导体存储单元对粒子能量沉积的响应, 获得SRAM的重离子单粒子翻转截面, 并应用蒙特卡罗工具包Geant 4计算质子与硅材料的核反应以及次级粒子在灵敏体积内的能量沉积, 进而获得质子的单粒子翻转率. 利用该方法, 计算了TSMC 0.18 μm未加固SRAM的重离子和质子翻转率, 通过与同工艺SRAM的重离子实验结果进行比较, 初步验证了该方法的有效性. 该方法不依赖于地面模拟实验, 可以用来评估处于设计阶段的抗辐射加固器件.     

质子单粒子翻转截面计算方法

在分析质子与硅反应的基础上,建立了质子单粒子翻转截面理论计算模型,提出了模拟计算方法。计算得到了不同能量的高能质子与硅反应产生的次级粒子种类、截面、能谱和双微分截面。采用Monte Carlo方法模拟质子与硅的反应;应用TRIM程序计算次级粒子的射程;计算得到次级粒子在存储单元的灵敏区内沉积的能量,产生的电荷。通过与临界电荷的比较,判断是否导致单粒子翻转,从而得到单粒子翻转截面。计算得到的单粒子翻转截面与实验数据符合较好。     

半导体器件单粒子效应的机理,试验和预计

介绍了空间高能粒子环境及单粒子效应的机理、模拟试验方法和错误率计算方法。空间高能粒子环境由银河宇宙射线、太阳宇宙射线及地磁捕获粒子组成。单个高能粒子可在半导体中通过库仑作用或核反应电离出大量电子—空穴对,从而引起半导体器件逻辑紊乱或失效。用加速器产生的高能粒子进行模拟试验可获得器件对单粒子效应的敏感参数;由E.L.Peterson 等人的经验公式或CREME 程序预计器件在特定环境下的出错率。     

空间辐射粒子引起单粒子翻转率预计

空间辐射粒子引起单粒子翻转（ＳＥＵ）率预计的基础是地面粒子加速器模拟试验数据、卫星轨道的粒子辐射环境模型和高能粒子与器件相互作用模型。引起ＳＥＵ的空间辐射粒子包括银河宇宙射线、太阳宇宙射线和地磁俘获粒子。高能粒子通过电离产生多余电子－空穴对引起ＳＥＵ。介绍了计算轨道中ＳＥＵ率的程序ＣＲＥＭＥ。以８０Ｃ３１微控制器为例,根据串列静电加速器地面模拟试验结果,进行了在轨ＳＥＵ率预计。     

质子引发的单粒子翻转率估算的研究

根据质子单粒子翻转事件的物理本质,及空间高能质子环境特性,给出了一种基于重离子单粒子翻转实验数据基础之上的估算质子引发的单粒子翻转的方法.利用这种方法计算了几种器件的翻转情况,与地面模拟实验及飞行观测结果符合得非常好.     

太空环境对肿瘤细胞生理特性的影响

将3种肿瘤细胞搭载于“神舟4号”的卫星返回舱内,经过7天太空飞行,回收后对存活细胞进行单克隆化,观察细胞形态,并测定了细胞周期、黏附力及细胞因子表达.结果显示,经太空飞行,小鼠黑色素瘤B16细胞的周期发生改变,G1期细胞明显增多(p<0.05),并表现多种细胞形态;人肺鳞癌细胞L78对血管内皮细胞黏附力明显减弱,但经传代培养其黏附力恢复且超过对照组细胞;Caski细胞IL-2、IL-8、TNF和TGF的表达均明显增加,而L78细胞上述4种细胞因子的表达均显著下降.结论,太空环境可影响肿瘤细胞的某些生理特性,但可否影响肿瘤细胞的免疫原性,仍需做进一步的实验.     

太阳质子事件对太阳同步轨道空间辐射环境影响分析

介绍了南大西洋异常区的辐射环境及其特点，重点研究了发生于2000年7月14日的太阳质子事件对太阳同步轨道空间环境造成的影响，太阳质子事件期间，抵达近地空间的高能电子、质子及重离子对太阳同步轨道空间环境造成剧烈地扰动，并且不同种类不同能量的粒子扰动特征不尽相同。     

空间环境对InSb晶体生长的影响

为了研究太空微重力环境对InSb 晶体生长的影响,在空间进行了InSb 晶体的重熔和再结晶实验。实验结果表明,空间可以生长出结构较完整、组份均匀的高质量单晶。另外还证明了利用多用途单晶生长炉内一侧余热进行单晶生长的可行性。     

真空和温度对卫星太阳电池翼板展开的影响

本文针对卫星上折页式太阳电池翼板的展开,根据国内外卫星的一些实际飞行情况与地面的模拟试验,着重分析了真空和低温对展开的影响,强调在地面做真空低温环境中展开试验、测量其展开特性的重要性。最后对展开机构提出了几点看法和建议。     

航天器异常与空间环境

本文研究考查了靠近或在地球同步轨道上的ＳＣＡＴＨＡ、ＴＤＲＳ－１卫星以及ＧＰＳ、ＧＯＥＳ卫星组等的各自１０年左右运行时间中,空间环境所导致航天器异常的发生率的年分布特征,月分布特征,地方时分布特征以及不同类型的发生率分布特征。结果表明,由于不同空间环境因素对航天器作用不同,引起异常类型不一样,因此,太阳长周期和短月,地方时周期活动对航天器异常发生率影响无简单的统一规律特征;长周期中的单粒子事件是由     

高能重离子径迹结构对单粒子翻转的影响

利用解析法计算了高能重离子的径迹结构,通过MonteCarlo方法研究了径迹结构对微电子芯片单粒子翻转的影响.结果表明,考虑了径迹结构的影响后,当离子能量较高时,具有小尺寸灵敏单元、低翻转阈值的芯片的翻转截面较传统的LET描述结果小许多;当离子更重时,这种差别对灵敏单元尺寸较大、翻转阈值较高的芯片也变得较明显.即离子径迹结构的影响是通过其有效地沉积到灵敏单元中的能量与翻转阈值相比较而表现出来的.还研究了作用距离较深、结构宽大的径迹造成的相邻多个灵敏单元的同时翻转,即多位翻转现象,这是用LET所不能反映的.