微電路大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的確定方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及單粒子翻轉(zhuǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種微電路大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的 確定方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空電子系統(tǒng)在飛行高度為3000~20000米的自然空間環(huán)境中會(huì)遭遇大氣中子， 運(yùn)些大氣中子的能量范圍為0. 〇25eV~lOOOMeV，大約每小時(shí)每平方厘米300~18000個(gè)， 其穿透力強(qiáng)，金屬材料幾乎沒(méi)有阻擋作用，因此大氣中子會(huì)穿透機(jī)艙蒙皮，打在航空電子系 統(tǒng)的核屯、關(guān)鍵指令控制單元或關(guān)鍵數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元上，進(jìn)而可能在器件級(jí)產(chǎn)生單粒子效應(yīng)軟 錯(cuò)誤、固定錯(cuò)誤或硬錯(cuò)誤，在設(shè)備級(jí)產(chǎn)生單粒子效應(yīng)軟失效、固定失效或硬失效，在系統(tǒng)級(jí) 產(chǎn)生單粒子效應(yīng)軟故障、固定故障或硬故障，從而引起航空電子系統(tǒng)死機(jī)、復(fù)位、重啟、數(shù)據(jù) 丟失、命令丟失等安全性危害，會(huì)造成安全等級(jí)降低、可靠性降低，還會(huì)影響設(shè)備的維修性 與可用性。
[0003] 當(dāng)宇宙空間中單個(gè)高能粒子入射半導(dǎo)體器件時(shí)產(chǎn)生大量的電子空穴對(duì)，而運(yùn)些電 子空穴對(duì)能夠被半導(dǎo)體器件中敏感的反偏PN結(jié)所收集，從而使電路邏輯狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)、 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)生隨即改變或者造成電子器件的本身永久性損傷，運(yùn)種現(xiàn)象稱(chēng)為單粒子效應(yīng) (Single event effect,簡(jiǎn)稱(chēng)SE巧。而運(yùn)種由大氣中子引發(fā)單粒子效應(yīng)的主要根源在于航 空電子系統(tǒng)的微電路，即只有微電路發(fā)生錯(cuò)誤，才有可能傳遞至設(shè)備，引發(fā)設(shè)備的失效，進(jìn) 而才有可能傳遞至系統(tǒng)，引發(fā)系統(tǒng)的故障。
[0004] 因此需要一種預(yù)計(jì)微電路在真實(shí)的任務(wù)空間環(huán)境下的大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的 方法，進(jìn)而為航空電子系統(tǒng)的針對(duì)性防控措施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽(yáng)〇化]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是如何預(yù)計(jì)航空電子系統(tǒng)中的微電路在任務(wù)空間環(huán) 境中的大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率。
[0006] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種微電路大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的確定方 法及系統(tǒng)。
[0007] 第一方面，該方法包括：
[0008] S1、計(jì)算微電路發(fā)生大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)的敏感截面；
[0009] S2、計(jì)算任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力；
[0010] S3、根據(jù)所述敏感截面和所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力，計(jì)算所述微電路在任務(wù) 應(yīng)用環(huán)境中的大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率。
[0011] 進(jìn)一步地，所述步驟Sl包括：
[0012] Sl 1、采集大氣中子單粒子效應(yīng)地面模擬試驗(yàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，該試驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在所 述試驗(yàn)中中子源的累積注量、所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的數(shù)量及所述微電路的使用比特 位數(shù)；
[0013] S12、根據(jù)所述中子源的累積注量、所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的數(shù)量及所述使用 比特位數(shù)，計(jì)算所述敏感截面。
[0014] 進(jìn)一步地，所述步驟S12采用下式計(jì)算所述敏感截面：
[0015]
[0016] 其中，O為所述敏感截面，N為所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的數(shù)量，F(xiàn)為所述中子 源的累積注量，成為所述使用比特位數(shù)，A。為敏感截面修正因子。
[0017] 進(jìn)一步地，所述步驟S2包括：
[0018] S21、確定導(dǎo)致所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的大氣中子的闊值能量；
[0019] S22、確定所述微電路所在任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的高度、截止剛度和太陽(yáng)活動(dòng)狀態(tài)；
[0020] S23、根據(jù)所述闊值能量及所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的高度、截止剛度和太陽(yáng)活動(dòng)狀態(tài)， 計(jì)算所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力。
[0021] 進(jìn)一步地，所述步驟S23采用下式計(jì)算所述福射應(yīng)力：
[0022] f = 6000 X Ae X Axy X Az X Ac
[0023] 其中，f為所述福射應(yīng)力，Ae為在標(biāo)準(zhǔn)空間環(huán)境中所述闊值能量W上的大氣中子的 注量率與6000之間的比值，Axy為在標(biāo)準(zhǔn)空間環(huán)境的高度、任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的截止剛度及太陽(yáng) 處于平靜期時(shí)的大氣中子注量率與6000的比值，Az為在標(biāo)準(zhǔn)空間環(huán)境的截止剛度、任務(wù)應(yīng) 用環(huán)境的高度及太陽(yáng)處于平靜期時(shí)的大氣中子注量率與6000的比值，Ac為在標(biāo)準(zhǔn)空間環(huán)境 的高度、標(biāo)準(zhǔn)空間環(huán)境的截止剛度及太陽(yáng)處于任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的太陽(yáng)活動(dòng)狀態(tài)時(shí)的大氣中子 注量率與6000的比值。
[0024] 進(jìn)一步地，所述步驟S3采用下式計(jì)算所述大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率： 陽(yáng)0巧] 入=fX O XA人
[00%] 其中，A為所述大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率，f為所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力，O為 所述敏感截面，為翻轉(zhuǎn)率修正因子。
[0027] 第二方面，該系統(tǒng)包括：
[0028] 第一計(jì)算模塊，用于計(jì)算微電路發(fā)生大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)的敏感截面；
[0029] 第二計(jì)算模塊，用于計(jì)算任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力；
[0030] 第=計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述敏感截面和所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力，計(jì)算所 述微電路在任務(wù)應(yīng)用環(huán)境中的大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率。
[0031] 進(jìn)一步地，所述第一計(jì)算模塊包括：
[0032] 數(shù)據(jù)采集單元，用于采集大氣中子單粒子效應(yīng)地面模擬試驗(yàn)中的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，該試 驗(yàn)數(shù)據(jù)包括在所述試驗(yàn)中中子源的累積注量、所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的數(shù)量及所述微 電路的使用比特位數(shù)；
[0033] 第一計(jì)算單元，用于根據(jù)所述中子源的累積注量、所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的 數(shù)量及所述使用比特位數(shù)，計(jì)算所述敏感截面。
[0034] 進(jìn)一步地，所述第二計(jì)算模塊包括：
[0035] 第一確定單元，用于確定導(dǎo)致所述微電路發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的大氣中子的闊值能 量；
[0036] 第二確定單元，用于確定所述微電路所在任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的高度、截止剛度和太陽(yáng) 活動(dòng)狀態(tài)；
[0037] 第二計(jì)算單元，用于根據(jù)所述闊值能量及所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的高度、截止剛度和 太陽(yáng)活動(dòng)狀態(tài)，計(jì)算所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力。
[0038] 進(jìn)一步地，所述第=計(jì)算模塊通過(guò)下式計(jì)算所述大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率：
[0039] 入=fX O XA人
[0040] 其中，A為所述大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率，f為所述任務(wù)應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力，O為 所述敏感截面，為翻轉(zhuǎn)率修正因子。
[0041] 本發(fā)明首先計(jì)算得到微電路發(fā)生大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)的敏感截面，然后結(jié)合任務(wù) 應(yīng)用環(huán)境的福射應(yīng)力，得到大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率，進(jìn)而指導(dǎo)微電路制造商、用戶(hù)及相關(guān)的 試驗(yàn)機(jī)構(gòu)預(yù)估微電路在任務(wù)應(yīng)用環(huán)境中的翻轉(zhuǎn)率，從而為航空電子系統(tǒng)開(kāi)展針對(duì)性防控措 施提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 通過(guò)參考附圖會(huì)更加清楚的理解本發(fā)明的特征信息和優(yōu)點(diǎn)，附圖是示意性的而不 應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明進(jìn)行任何限制，在附圖中：
[0043] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明微電路大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的確定方法一實(shí)施例的流 程示意圖；
[0044] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明微電路大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的確定方法另一實(shí)施例的 流程示意圖；
[0045] 圖3示出了大氣中子單粒子效應(yīng)地面模擬試驗(yàn)的流程示意圖；
[0046] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明微電路大氣中子單粒子翻轉(zhuǎn)率的確定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047] 為了能夠更清楚地理解本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合附圖和具體實(shí) 施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)的實(shí)施 例及實(shí)施例中的特征可W相互組合。
[0048] 在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)W便于充分理解本發(fā)明，但是，本發(fā)明還可 W采用其他不同于在此描述的其他方式來(lái)實(shí)施，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受下面公開(kāi) 的具體實(shí)施例的限制。
[0049] 在介紹本發(fā)明的技術(shù)方案之前，首先對(duì)可能設(shè)及到的一些技術(shù)名詞進(jìn)行解釋或說(shuō) 明：
[0050] (1)微電路，是指航空電子系統(tǒng)中具有存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)