半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息

格式：docx
大小：37.67 KB
文档页数：4

下载文档原格式

数字信号处理大气中子单粒子效应(SEE)试验研究

数字信号处理大气中子单粒子效应（SEE）试验研究作者：闫飞闫攀峰来源：《航空科学技术》2018年第08期摘要：本文针对4型航空常用的数字信号处理（DSP）进行了大气中子单粒子效应试验，对辐照条件、试验环境、试验件安装及监测方法进行研究，并对试验结果进行了數据处理及分析。

试验结果表明，该4型DSP在14WV中子辐射下均发生了单粒子翻转（SEU是单粒子效应中的一种模式），TMS320C6416TBGLZA8、TMS320C6418ZTSA500、TMS320F2812及SM32C6415E-GLZ50SEP的单粒子翻转截面分别为1.91e-7cm2/device、6.62e-7cm2/device、8.82e-9cm2/device及1.62e-7cm2/device，在12000m处的飞行高度下，器件发生的单位翻转率分别为1.15e-03n/（device·h）、3.97e-03n/（device·h）、5.29e-05n/（device·h）、及9.69e-04n/（device·h）。

关键词：数字信号处理;单粒子翻转;截面;单粒子翻转率;大气中子中图分类号：V21 文献标识码：A大气中子是初级宇宙射线与地球大气中的氧、氮等发生核反应生成的次级粒子。

在12000m高度下，大气中子的能量可高达1000MeV，注量率为地面中子注量率的300倍左右[1]。

大气中子单粒子效应对数字信号处理（DSP）的影响已经成为国内外研究热点，据国外大量研究表明，DSP内部存储单元在高能中子的作用下会发生单粒子效应，如单粒子翻转、单粒子功能中止等。

美国联邦航空局（FAA）于2005年发布咨询通告AC 20-152，要求专用集成电路（ASIC）、可编程逻辑器件（PLD）、现场可编程门阵列（FPGA）等复杂电子器件应符合DO-254中第2.3.1.2.h条款，条款中提出在硬件设计中对翻转效应进行防护[2]。

宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南

宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。

文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!引言在宇航领域，半导体器件的性能至关重要。

DSP大气中子单粒子效应试验研究

DSP大气中子单粒子效应试验研究陈冬梅;孙旭朋;钟征宇;封国强;白桦;阳辉;底桐【摘要】利用14MeV快中子辐照源,开展了数字信号处理器(DSP)大气中子单粒子效应地面模拟试验研究.设计了地面模拟的试验方法,包括单粒子效应监测方法、试验系统布局、试验程序及其判据等.获得了SMJ320F2812、SMJ320C6415、TMS320C6416、TMS320C6418等多款型号DSP器件的中子单粒子效应的翻转错误数试验数据,分析计算得到14MeV中子辐照源下的敏感截面.结果显示,DSP器件的主要敏感现象为单粒子翻转(SEU),部分器件还发生了单粒子功能中断效应(SEFI).相同工艺的被测DSP器件的中子单粒子效应敏感截面具有相同的数量级,验证了本文使用的地面模拟试验方法的可行性,为航空电子设备的可靠性与安全性评估提供了大气中子单粒子效应的器件级基础数据.【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2018(029)002【总页数】6页(P67-72)【关键词】数字信号处理器;大气中子;单粒子翻转;敏感截面;单粒子功能中断【作者】陈冬梅;孙旭朋;钟征宇;封国强;白桦;阳辉;底桐【作者单位】北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089;北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089;北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089;北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089;北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089;北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089;北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司,北京 100089【正文语种】中文【中图分类】V21大气中子是银河宇宙射线与大气层中的原子核（氮/氧）之间的核散裂反应造成的核级联簇射而产生的一种不带电粒子。

在大气层中的能量范围为0～10GeV，其中大于10MeV的中子所占的比例约为27%。

微处理器中子单粒子效应测试系统设计与试验研究

摘要为开展微处理器的空间大气中子单粒子效应研究以一款 9W公司 "!1- VUa6 工艺的微处理器为研究对象研制了一套微处理器中子单粒子效应测试系统该测试系统可实现对被测微处理器的单粒子翻转单粒子功能中断和单粒子闩锁效应的实时监测利用加速器中子源对该微处理器开展 <# U2$中子辐照试验试验结果表明中子注量累积达 BY!Z<*<</-[)时该器件未发生单粒子锁定效应但总线通信模数转换等功能模块发生了多次单粒子功能中断其中集成总线通信接口模块为最敏感单位试验获得的器件中子单粒子效应截面为 "Y"Z<*[<< /-) 关键词微处理器中子单粒子效应<# U2$ 中子测试系统中图分类号a!C<'<!!! 文献标志码+!!!文章编号<***?"AB<)*))*#?*CB#?*= !"#<*'C!B=5DE')*)<'5%FG.71'*C="
!!银河系宇宙射线和太阳系宇宙射线进入大气层时!将与大气原子通过多次级联反应产生中子等多种粒子)<?)*$ 航空航天中电子学系统的飞行高度纵跨非电离层""*E- 以下#和电离层""*"<***E- 为电离层#!在该飞行高度范围内运动将累计受到一定注量的中子辐射$大气中子虽然不带电!但能与半导体器件中的材料原子发生非弹性相互作用或散裂反应在电子器件内淀积电离电荷!从而诱发单粒子效应 $ )B* )*世纪A*年代末!WOU 和 O%2.14公司利用飞行试验测试了中子诱发器件的翻转率 $ )#* 国内外对于半导体器件中子单粒子效应的研究主要是利用中子源产生的高能中子模拟单粒子效应 $ )!?=* 北京大学%中国科学院物理研究所%中国科学院空间科学与应用中心等分别采用仿真方法研究了临近空间大气中子诱发电子器件的单粒子翻转"60Q#)A?<**$ 微处理器是各种电子

1宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验

试验方法一、试验目的通过试验，获得器件单粒子事件截面与入射离子LET 的关系，为评价器件的单粒子效应敏感性提供数据。

二、试验原理用i（通常要求i ≥5）种不同LET的离子，以倾角θ（i）入射到芯片表面，入射到芯片表面的离子总数为Φ（i），检测器件发生的单粒子事件数N（i）。

利用公式（1）和（2）计算LET（i）的离子照射下器件的单粒子事件截面σ（i）和LET(i)eff：σ（i）=N（i）/（Φ（i）×cosθ（i）） (1)式中：i——不同LET离子的种类数；σ（i）——第i 种LET 离子的单粒子事件截面，单位为平方厘米每器件或平方厘米每位（cm2/器件或cm2/位）；N（i）——第i种LET离子测得的单粒子事件数；Φ（i）——第i种LET离子的总注量；θ（i）——第i种LET离子的入射角，单位为度（°）。

LET(i)eff = LET（i）/cosθ（i） (2)式中：LET（i）eff ——以θ角入射的第i种LET离子的有效LET值；LET（i）——第i种LET离子的LET值。

画出单粒子事件截面σ（i）和入射离子LET（i）eff的关系曲线，如图1 所示。

由σ~ LET曲线得出反映器件单粒子事件敏感性的两个关键参数：单粒子事件饱和截面σsat和LET阈值LETth。

由单粒子事件饱和截面σsat和LET阈值LETth，结合空间辐射环境模型，可预示器件在各种空间环境中的单粒子事件率。

图1 σ～LET关系曲线三、试验设备a. 辐射源；（回旋加速器；串列静电加速器；锎源）；b. 束流测量系统；c.单粒子效应测试系统；（存储器类电路的测试；微处理器类复杂数字电路的测试；模拟电路的测试；数－模混合电路的测试）；d. 单粒子锁定的测试；e. 试验板和电缆；f. 温度测量系统。

四、试验程序a.制定试验方案（见附录A）；b.样品准备；除非另有规定，一批产品的试验样品数量应不少于3 只。

qj 10005-2008 宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南

qj 10005-2008 宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南是关于宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验的指南性文件，旨在为相关试验提供指导和规范。

该指南可能包括以下内容：
1.试验目的和意义：明确试验的目的和意义，阐述重离子单粒子
效应对宇航用半导体器件的影响及试验的重要性。

2.试验原理和方法：介绍重离子单粒子效应的原理，以及试验所
采用的方法和技术手段，包括试验设备、测试样品、测试环境等方面的要求。

3.试验步骤和操作流程：详细描述试验的步骤和操作流程，包括
试验前的准备工作、试验过程中的操作要点、试验后的数据处理和分析等方面的内容。

4.试验结果分析和评估：对试验结果进行分析和评估，包括数据
统计、结果比较、影响评估等方面的内容，以得出试验结论和建议。

5.试验注意事项和安全措施：明确试验过程中的注意事项和安全
措施，确保试验过程的安全性和可靠性。

大气中子单粒子效应试验研究现状简介

目前国内尚未开展航电系统SEE的试验研究，但随着簇射），形成大气中子。大气中中子占比96%，能量可高达我国航空业的快速发展，开展大气中子SEE的试验评价与 1011eV[8]。海平面大气中子通量约为20n/cm2/h)(E>1MeV)，
防护设计研究，是确保我国以航空装备为核心的综合电子各粒子成分如图1所示。
大量研究表明，中子入射将会诱发航电系统发生单粒子效应（SEE），引起单粒子翻转（SEU）、单粒子瞬态（SET）、单粒子锁定（SEL）、单粒子功能中止（SEFI）等多种失效类型，导致航电系统功能故障，严重时使其可靠性降低几个数量级[6-7]。
随着集成电路芯片性能的提高、特征尺寸的减小使得发生单粒子效应所需要的临界电荷显著降低，芯片发生单粒子效应的敏感度较之过去明显增强。而且，单粒子效应不仅发生在太空、还发生在大气层空间以及地球表面，不但严重地影响到航天器、近地空间飞行器的安全可靠运
1992年，A. Taber和E. Normand利用三架飞机开展了系列飞行试验，结果表明，飞行期间SR AM会发生SEE，这是首次证实大气中子诱发航电系统SEE的飞行案例[2]。 1998年，E. Normand公布C-17运输机项目的SEE研究情况，指出S E E 对未防护器件有较大影响，采用错误探测与纠正（EDAC）等适当的防护措施，可以有效降低SEE对航电系统的影响[3]。2 0 01年，美国电子工业联盟（E I A）与固态技术协会（JEDEC）联合发布了JESD89，规定了α粒子、地面宇宙射线（高能中子）和热中子引发的半导体器件 S E E 软错误的测量方法。2 0 0 5年，日本电子信息技术工业协会

智能手机大气中子单粒子效应试验研究

究遥发现死机尧内存清空和音频波形失真等故障现象袁源于中子在 7 nm FinFET 工艺 CPU尧 DRAM 和 Flash 芯
片中引起的单粒子效应遥计算由高能中子和热中子产生的各种故障类型的 FIT 值袁发现高能中子产生的错误率
较热中子高 5耀9 倍遥观测到录音波形出现幅度整体下降尧时间维度的前后移位和局部波形失真等异常现象遥试
Abstract院 Based on the broad energy spectrum neutron beam provided by the China
spallation neutron source BL09 terminal袁 an experimental study on the atmospheric neutron single particle effect of smart phone is carried out. It is found that the failure phenomena袁 such as crashes袁 memory emptying and audio waveform distortion袁 are caused by single particle effects caused by neutrons in 7 nm FinFET process CPU袁 DRAM and Flash chips. The FIT values for various types of faults produced by high energy neutrons and thermal neutrons are calculated. It is found that the error rate of high energy neutrons is 5 to 9 times higher than that of thermal neutrons. And it is observed that the recording wave form has anomalous phenomena such as the overall decrease in amplitute袁 the back and forth shit of the time袁 and the distortion of the local waveform. The experimental results show that the single particle effect of atmospheric neutron has a significant effect on hundreds of million of consumer electronic products on the ground袁 which must be reinforced in product design.

宇航用半导体器件重离子单粒子试验方案

宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验方案
1 试验目的
本规范详细说明了使用XXX源对XXX器件进行单粒子效应辐照试验（SEU、SEL、SET 等）的要求。

2适用范围
本规范适用于XXX 器件单粒子效应试验。

3 引用标准及文件
GB 4792－1984 放射卫生防护基本标准
GJB 1649－1993 电子产品防静电放电控制大纲
GJB 2712－1996 测量设备的质量保证要求计量确认体系
GJB 3756－1999 测量不确定度的表示及评定
4 试验要求
4.1 一般要求
辐照试验应符合QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定。

4.2 辐射源
4.3 试验样品
4.4 试验线路板
试验线路板应符合QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定。

4.5 单粒子效应测试系统
单粒子效应测试系统应符合QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定。

5 试验流程
按QJ 10005－2008《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》的规定，制定试验流程。

6 辐照试验工序单
辐照试验工序单格式见图1。

辐照试验工序单
试验板号：____；离子：____；能量：____ MeV；LET值____ MeV.mg/cm2；Si中射程：____μm；
图1 辐照试验工序单格式
7试验流程图
图1 SEU试验流程示意图
图1 SEL试验流程示意图。

大气中子下SRAM单粒子效应检测数据区分方法和系统[发明专利]

专利名称：大气中子下SRAM单粒子效应检测数据区分方法和系统
专利类型：发明专利
发明人：张战刚,雷志锋,何玉娟,彭超,师谦,李沙金,黄云,恩云飞
申请号：CN201711365085.3
申请日：20171218
公开号：CN108122597A
公开日：
20180605
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及电子器件辐射效应领域，特别是涉及一种大气中子下SRAM单粒子效应检测数据区分方法和系统，通过对SRAM器件进行大气中子单粒子效应实时检测，获取所述SRAM器件的总失效率；获取所述SRAM器件由阿尔法粒子导致的第一失效率；获取所述SRAM器件由热中子导致的第二失效率；根据所述总失效率、所述第一失效率和所述第二失效率获取所述SRAM器件由大气中子导致的目标失效率。

本方案可区分SRAM器件大气中子单粒子效应实时测量试验数据中阿尔法粒子、热中子和大气中子三种成份各自的贡献，从而获得大气中子导致的SRAM器件单粒子效应失效率，从而提高SRAM器件大气中子单粒子效应敏感性的定量评价结果的准确性。

申请人：中国电子产品可靠性与环境试验研究所
地址：510610 广东省广州市天河区东莞庄路110号
国籍：CN
代理机构：广州华进联合专利商标代理有限公司
代理人：刘艳丽
更多信息请下载全文后查看。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信
息
半导体器件大气中子单粒子效应试验方法与程序基本信息
【导论】
半导体器件是现代电子技术中不可或缺的基础组成部分，但它们在高
能辐射环境下的可靠性问题一直备受关注。

其中，大气中子单粒子效
应是一种重要的辐射损伤现象，它对半导体器件的性能产生了不可忽
视的影响。

为了解决这个问题，科研人员提出了许多试验方法和程序，以便更好地了解和评估半导体器件在大气中子单粒子效应下的可靠性。

本文将针对这一主题展开全面深入的讨论。

【试验方法】
1. 单粒子效应测试
单粒子效应测试是一种常用的试验方法，通过在实验室中模拟大气中
子单粒子效应，评估半导体器件的性能和可靠性。

在该测试中，使用
粒子加速器产生高能粒子束，并照射在待测器件上。

通过检测器件的
电流、电压或其他指标的变化，可以获得其受到辐射后的效应。

2. 组件级试验
组件级试验是一种更接近真实工作环境的试验方法，它考虑了半导体
器件在电路中的相互作用。

在该试验中，器件被嵌入到电路板或模块中，经过长时间不间断的工作，观察其在大气中子单粒子效应下的性
能退化情况。

这种方法能更好地模拟实际工作条件，但需要更长的测
试时间。

3. 增强放射性测试
增强放射性测试是一种瞄准特定辐射环境的试验方法，根据地理位置、海拔高度、周边辐射源等因素，选择合适的地点进行测试。

通过对辐
射水平进行增强，可以更快速地观察到器件在大气中子单粒子效应下
的反应，以及评估其可靠性。

【试验程序基本信息】
1. 数据收集与分析
试验开始前，需要收集和分析相关的数据，包括大气中子流通量、器
件故障率、故障模式等信息。

这些数据对于设计合理的试验方案和结
果的解读至关重要。

2. 样品准备与选择
根据需求和试验目标，选择适当的半导体器件样品，以代表实际生产
中使用的器件。

对样品进行特殊处理，例如辐射前的电子束退火、封
装等，以确保试验结果的可靠性和有效性。

3. 设置试验条件
根据试验目标，设置适当的试验条件，例如辐射剂量、温度、湿度等。

这些条件应尽可能接近实际工作环境，以确保试验结果的可靠性和准
确性。

4. 试验执行与数据记录
按照设定的试验条件进行实验，并及时记录下关键数据，如器件的电流、电压、频率等指标。

还可以利用高速摄像技术等手段，记录下器
件在辐射过程中的物理效应。

5. 试验结果分析与评估
通过对试验数据的分析与评估，可以获得器件在大气中子单粒子效应
下的响应和性能退化情况。

根据这些结果，可以提出相关的改进措施
和设计建议，以提高半导体器件在辐射环境下的可靠性。

【个人观点】
半导体器件的可靠性一直是电子技术领域的重要课题，而大气中子单
粒子效应作为其中的一种辐射损伤现象，对器件的性能和可靠性产生
了显著的影响。

通过合理的试验方法和程序，我们能够更好地了解和
评估器件在这种环境下的工作状况，从而指导设计和生产的改进。

未来，我希望有更多的研究和创新能够解决半导体器件在大气中子单粒
子效应下的可靠性问题，以推动电子技术的发展和应用。

【总结】
本文全面介绍了半导体器件大气中子单粒子效应的试验方法和程序基
本信息。

通过单粒子效应测试、组件级试验和增强放射性测试等方法，我们能够更好地了解和评估器件在大气中子单粒子效应下的可靠性。

我们还介绍了试验程序中的数据收集与分析、样品准备与选择、试验
条件设置、试验执行与数据记录、试验结果分析与评估等关键步骤。

我们分享了对这一主题的个人观点，希望通过不断的研究和创新，解
决半导体器件在大气中子单粒子效应下的可靠性问题，推动电子技术
的发展和应用。