单粒子效应引起的系统故障

我们知道，集成电路向更小特征工艺尺寸发展是一种必然趋势。随着集成电路设计和制造进入纳米时代，CMOS电路系统中硬错误发生的概率现已降至很低了，而软错误造成电子系统故障变得更为凸显，成为辐射环境下电子系统出错失效的主要原因。

需要指出的是外延生长的CMOS器件对SEL的抵抗能力有所提高，近年来，SOI工艺的CMOS已经发展成熟，这种工艺的器件由于不存在PNPN结构的电流再生放大结构，对于SEL有种天然的抵抗能力。因此，随着集成电路设计和制造工艺水平的不断发展，SEL将不是VLSI空间应用的主要威胁，相反，SEU、SET和SEFI等单粒子软错误的威胁将会变得更加显著。

不同的器件类型和电路结构的单粒子效应不同，因此，对航天器电子设备和系统来说，其面临的单粒子效应包括很多种类，主要有：单粒子翻转（SEU）、多位翻转（MBU）、单粒子锁定（SEL）、单粒子瞬态脉冲（SET）、单粒子功能中断（SEFI）、单粒子烧毁（SEB）、单粒子栅击穿（SEGR）、单粒子介质击穿（SEDR）等。对这些效应敏感的主要电子器件和集成电路类型如表5-1所示。(www.xing528.com)

表5-1　主要单粒子效应的含义及发生器件

本节内容针对航天器电子学系统中的核心器件与系统的单粒子效应故障模式开展叙述和说明分析，主要包括现阶段已认识到的微处理器系统、FPGA系统、DSP数字信号处理系统、SOC系统、二次电源系统的单粒子效应故障模式。