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第1章 空间辐射环境1

1.1 空间辐射效应1

1.1.1 空间辐射环境：范艾伦带、太阳耀斑、太阳风和宇宙射线1

1.1.2 剂量效应：产生原因、对电子器件的影响、辐射强度4

1.1.3 位移效应：产生原因、对电子器件的效应、辐射强度5

1.1.4 重离子效应：产生原因、对电子器件的效应、辐射强度5

1.1.5 质子效应：产生原因（直接或间接）、对电子器件的效应、辐射强度6

1.2 其他效应7

1.2.1 原子氧：来源和效应7

1.2.2 太阳紫外线：来源和效应7

1.2.3 微流星体：来源和效应8

1.2.4 轨道碎片：来源和效应8

参考文献9

第2章 微电子器件的辐射效应10

2.1 引言10

2.1.1 长期效应10

2.1.2 瞬态效应11

2.2 MOS器件12

2.2.1 阈值电压漂移12

2.2.2 退化效应14

2.2.3 亚阈斜率15

2.2.4 MOSFET的泄漏电流15

2.3 双极型器件17

2.3.1 简介17

2.3.2 电流成分17

2.3.3 射-基间耗尽区的复合效应18

2.3.4 中立基区的复合效应18

2.3.5 电流增益19

2.4 单粒子效应20

2.4.1 引言20

2.4.2 仿真方法21

2.4.3 器件级效应22

2.5 概述23

致谢23

参考文献23

第3章 电子器件的飞行异常26

3.1 引言26

3.2 辐射效应综述27

3.2.1 空间环境27

3.2.2 元器件中的主要效应类型27

3.3 飞行异常和空间环境29

3.3.1 数据来源29

3.3.2 统计对比30

3.3.3 空间天气事件效应的一个重要例子32

3.4 累积效应34

3.4.1 人工辐射带35

3.4.2 HIPPARCOS36

3.4.3 木星上的伽利略探测器36

3.4.4 超敏感系统41

3.5 单粒子效应42

3.5.1 银河宇宙射线42

3.5.2 太阳粒子（质子，离子）45

3.5.3 俘获带质子47

3.6 传感器的特有事件50

3.6.1 瞬态信号50

3.6.2 永久或半永久损伤55

3.7 专用仪器和试验57

3.7.1 空间环境监视器57

3.7.2 技术试验58

参考文献59

第4章 多层级故障效应评估61

4.1 前言61

4.2 FARM模型63

4.2.1 故障注入的要求64

4.2.2 侵扰性64

4.2.3 速度64

4.2.4 单次故障注入试验的加速65

4.2.5 故障清单的产生65

4.2.6 成本65

4.3 假设65

4.4 晶体管级的故障注入67

4.4.1 产生软错误的粒子67

4.4.2 硅器件中单粒子瞬态的模拟仿真67

4.4.3 物理级的2D／3D器件仿真68

4.4.4 电学级的瞬态故障注入仿真69

4.5 门电路级和寄存器传输级的故障注入71

4.5.1 无故障运行72

4.5.2 静态故障分析72

4.5.3 动态故障分析73

4.6 系统级故障注入74

4.6.1 故障模型74

4.6.2 故障检测支持75

4.6.3 故障注入执行加速75

4.7 结论76

参考文献76

第5章 模拟和混合信号电路的辐射效应79

5.1 简介79

5.2 模拟测试81

5.3 案例一：SRAM型FPAA84

5.3.1 SRAM型FPAA的SEU效应85

5.3.2 故障注入试验86

5.3.3 试验结果88

5.4 案例二：∑-△A-D转换器90

5.4.1 ∑-ΔA-D调制器91

5.4.2 ∑-△A-D转换器的MATLAB模型91

5.4.3 ∑-△转换器的辐射效应96

5.5 用于缓解SEU与SET效应的模拟自检验设计99

5.6 总结103

参考文献104

第6章 单粒子翻转的脉冲激光测试技术基础106

6.1 简介106

6.2 激光测试技术的基本原理107

6.2.1 激光测试技术分类107

6.2.2 激光激发率模型108

6.2.3 激光激发率与重离子的比较109

6.3 用于IC测试的脉冲激光系统111

6.3.1 激光试验的基本原理111

6.3.2 试验装置111

6.3.3 自动化113

6.3.4 其他系统113

6.4 激光系统应用114

6.4.1 脉冲激光SEU截面114

6.4.2 商用SRAM的激光试验116

6.4.3 基于双光子吸收产生载流子的激光单粒子效应120

6.5 结论122

参考文献122

第7章 ASIC电路的设计加固方法125

7.1 简介125

7.2 总剂量效应的加固126

7.2.1 抗辐射版图技术应用的困难128

7.2.2 最新CMOS工艺的趋势131

7.3 针对单粒子效应的加固132

7.3.1 单粒子效应的加固132

7.3.2 针对单粒子锁定（SEL）的加固136

7.4 结论137

参考文献137

第8章 可编程电路的错误容差140

8.1 简介140

8.2 基于SRAM型FPGA的辐射效应142

8.2.1 故障注入机理145

8.3 基于SRAM型FPGA架构减轻SET和SEU效应的技术146

8.4 采用TMR方法的SRAM型FPGA的高层次SEU减轻技术149

8.4.1 提高TMR可靠性的解决方案150

8.4.2 基于布局布线的解决方案151

8.4.3 基于表决电路调整的解决方案151

8.4.4 减少开销TMR解决方案152

参考文献155

第9章 用于加固设计的自动化工具158

9.1 简介158

9.2 用于RTL级别的自动化加固设计159

9.3 硬件冗余的自动化插入162

9.3.1 目标选择和重复162

9.3.2 分辨函数163

9.3.3 案例163

9.4 信息冗余的自动插入168

9.4.1 案例169

9.5 误差恢复行为175

9.6 总结176

参考文献176

第10章 SEE和总剂量试验测试设备177

10.1 简介177

10.2 器件的辐射效应177

10.2.1 关键参数178

10.2.2 所需各种参数的简要提示179

10.2.3 TID180

10.2.4 SEE180

10.2.5 DDD182

10.3 标准和规范182

10.3.1 TID182

10.3.2 SEE183

10.3.3 DDD184

10.4 试验设备和应用领域185

10.4.1 TID185

10.4.2 SEE187

10.4.3 直流加速器187

10.4.4 线性加速器189

10.4.5 环形加速器189

10.4.6 欧洲用于器件试验的多种设备191

10.4.7 准单能射线发生器195

10.4.8 高束流试验线196

10.4.9 剂量计197

10.4.10 补偿工具（激光器、Cf252、Am 241、μ射线）199

10.4.11 微束200

致谢201

参考文献201

第11章 数字架构的错误率预计：测试方法学和工具204

11.1 引言204

11.2 地面辐射测试的要求和目标205

11.2.1 静态和动态SEU测试策略207

11.2.2 错误类型和指导方针209

11.2.3 硬件设备212

11.3 数字架构的错误率估计214

11.3.1 总体方法学214

11.3.2 一个基于硬件的类SEU故障注入策略215

11.4 结合地面辐射测试和错误注入：一个例子219

11.4.1 目标处理器：8051微控制器219

11.4.2 错误注入结果和错误率预计221

11.4.3 地面辐射测试结果222

11.5 更复杂架构的处理224

参考文献225

第12章 基于SEEM软件的激光SET测试和分析226

12.1 简介226

12.2 激光诱发SET227

12.2.1 模拟器件激光测试227

12.2.2 混合信号器件激光试验228

12.3 利用激光试验和SEEM软件进行SET分析229

12.4 结论233

参考文献233