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TI公司65 nm CMOS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14 MeV中子辐照试验。试验结果表明,中子注量累积达3.5×10^(11)cm^(2)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6.6×10^(11)cm^(2)。

摘要：瞬态剂量率辐射试验会引起集成电路发生损伤或失效,其原因至少有两种:闭锁大电流引起的电路内部金属互连熔融;累积电离总剂量引起的氧化层电荷造成阈值电压偏移。本文以一种0.13μm体硅CMOS处理器为对象,研究了瞬态剂量率和稳态电离总剂量辐射效应规律。结果表明:瞬态剂量率闭锁效应对处理器造成了显著的潜在损伤,导致其总剂量失效阈值从1030 Gy(Si)降低至600 Gy(Si)。研究结论对于大规模集成电路的可靠性评估和指导辐射加固设计有重要参考意义。

摘要：针对反熔丝FPGA电路,在"强光一号"加速器上进行了瞬时电离辐射试验,发现γ射线瞬时电离辐射会导致FPGA内部寄存器清零,使FPGA运行状态被初始化。为了解决该问题,设计了一种"FPGA+FRAM(铁电存储器)+特殊时序读写软件"的加固电路,通过γ射线瞬时电离辐射试验证明:该加固电路实现了瞬时电离辐射状态下FPGA内部重要数据的实时保存与恢复,成功规避了FPGA电路的瞬时电离辐射效应。

摘要：借助于计算机开展器件和电路辐射效应的数值模拟,已成为抗辐射加固电路设计、制造和辐射性能预测、评估的重要环节。文章深入研究了国际上先进的光电流模型,提出了一种适用于较宽剂量率范围的集成电路瞬时电离辐射效应模拟方法。针对一种CMOS电压反馈型运算放大器,建立了器件和整体电路的瞬时电离辐射效应SPICE模型,采用MATLAB和HSPICE相结合的方法计算了电路在多种约束条件下(电路设计参数、辐射条件等)的瞬时电离辐射响应(瞬态峰值电平和恢复时间)。本研究为其他类型CMOS集成电路在较宽剂量率范围下的瞬时电离辐射效应建模和仿真提供了参考。

摘要：概述了国内外瞬时电离辐射效应的研究历程。针对空间电子学系统常用的两种类型可编程器件(32位微控制器和反熔丝FPGA),分别研制了辐照试验长线动态测试系统,在"强光一号"脉冲加速器上开展了γ瞬时电离辐照试验。试验数据表明:32位微控制器的瞬时电离辐射效应表现为复位重启和闭锁,闭锁阈值为6×107Gy/Si.s,反熔丝FPGA的瞬时电离辐射效应表现为瞬时扰动和复位重启,二者的工作电流都随着剂量率的增加而升高。分析了两种可编程器件的瞬时电离辐射损伤机理,提出了一种"瞬时回避+数据备份与恢复"的抗瞬时电离辐射的电路设计加固方法。

摘要：FPGA系统电路进行抗γ剂量率器件选择是非常困难的。针对FPGA器件抗γ剂量率性能优选,试验研究了3种反熔丝FPGA器件的γ剂量率辐照效应规律。全部样品均出现了低阈值γ剂量率扰动效应,但均未产生高γ剂量率闭锁效应。FPGA器件低阈值γ剂量率失效主要是瞬时光电流扰动引起了时序逻辑功能的失效,而其模块海间的反熔丝开关电阻却对产生闭锁效应的大的辐射浪涌电流提供了保护。实验结果表明,系统电路设计加固是其实现抗γ剂量率最有效的方法。