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单粒子效应:危害性分析与预防策略

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:在单粒子效应的分析中,其危害性评估通常需要花费较多的时间和费用。单粒子效应危害性评估分析过程就是收集那些可能改变初始危害性评估状态的信息收集过程。在工程设计上,所有这些信息收集的努力过程都需要一定费用的支持,其目标就是在降低成本的方式下,同时实现单粒子效应危害性风险的降低。这些工作实施起来不仅相当简单,而且对随后开展的单粒子效应危害性评估和减缓设计可以提供有用信息。

单粒子效应:危害性分析与预防策略

在单粒子效应的分析中,其危害性评估通常需要花费较多的时间和费用。对航天器电子设备和系统中采用的大部分电子器件集成电路而言,单粒子效应的危害性是显而易见的;如基于CMOS工艺制造的集成电路在空间辐射环境中可能存在着诱发单粒子锁定发生的危险性,存储器类(SRAM和DDRAM)器件极易发生单粒子翻转现象等。一般来讲,针对危害性的减缓设计方法在原则上有标准化的一般方法(至少存在这样一个概念化的要求,但实际实施过程仍存在许多挑战,比如费用昂贵等),如为减缓单粒子锁定发生的风险,原则上需在应用CMOS器件时附加必要的限流电阻,对易发生单粒子翻转的器件采用检错纠错(EDAC)技术等要求。而严格来说,危害性评估阶段就需要采取一种有效方式,保证将有限的减缓设计资源扩展到可以降低单粒子效应带来的风险上。单粒子效应危害性评估分析过程就是收集那些可能改变初始危害性评估状态的信息收集过程。这里所指的信息主要包括待使用部件特性、应用状态、任务需求、工作辐射环境,以及任何给任务目标实现带来风险的其他相关因素。信息的收集可以通过几种方式实现,如针对部件进行试验测试获取相关数据,与设计工程师及其他相关设计师们的分析讨论,与部件制造商及供应商的分析讨论等;在信息收集过程中,如果部件的相关测试数据已经存在,则对数据的可应用性必须进行分析;另外,如果仅存在相似部件的相关试验测试数据,则对该数据进行相关分析,明确该数据能否起到对器件SEE特性界定有一定程度的参考作用。在工程设计上,所有这些信息收集的努力过程都需要一定费用的支持,其目标就是在降低成本的方式下,同时实现单粒子效应危害性风险的降低。通常情况下,收集信息的第一努力就是尽可能收集来自相关应用工程师、部件供应商及工程师提供的器件或部件的使用信息。这些工作实施起来不仅相当简单,而且对随后开展的单粒子效应危害性评估和减缓设计可以提供有用信息。我们知道,开展一项单粒子效应的测试试验工作烦琐而且费用高昂,所以,当对一个部件的应用状态有一个全面理解以后,接下来就是搜集以前有关应用部件或相似部件的测试数据,开展应用分析研究工作。由于电子器件和集成电路辐射效应的试验测试和研究工作是专业性比较强的领域,所以相关信息的收集只有在相关会议及专门机构的网站上可以搜集到,如IEEE协会出版发行的空间辐射效应会议文集(http://ieeexplore.ieee.org/),辐射效应试验测试数据也可以从国内外航天相关机构提供的开放数据库数据中查阅,如美国国家航空航天局喷气推进实验室(NASA,JPL)网址(https://radcentral.jpl.nasa.gov/)提供的相关器件的测试试验报告,美国航空航天局歌达德空间飞行中心网址(https://radhome.gsfc.nasa.gov/)等。如果在工程设计中,你的生活是很幸运的,可能你会发现已有人替你测试了系统及设备中拟选择飞行的那种器件或部件。而生活常常是公平的,这时你就不得不自己去完成相关试验测试工作了。但令人遗憾的是,随着集成电路越来越复杂,有些单粒子效应的测试是针对具体应用而进行的试验测试,数据的应用带来一定挑战,当然,如果设计师对测试有着深入研究,了解怎样扩展测试数据的应用,那么测试数据仅可以在设计指导中作为参考。(www.xing528.com)

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