GB T 34955-2017 《大气辐射影响 航空电子系统单粒子效应试验指南》.pdf

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1、ICS49.060V04中华人民共和国国家标准GB/T349552017/IEC62396-2:2012大气辐射影响 航空电子系统单粒子效应试验指南AtmosphericradiationeffectsGuidelinesforsingleeventeffectstestingforavionicssystems( I E C 6 2 3 9 6 - 2 : 2 0 1 2 , P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s

2、 P a r t 2 : G u i d e l i n e s f o rs i n g l e e v e n t e f f c t s t e s t i n g f o r a v i o n i c s s y s t e m s , I D T )2017-11-01发布2018-05-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会发布目 次前言 引言 1 范围1 2 规范性引用文件1 3 术语和定义1 4 缩略语1 5 S E E数据的获取3 6 S E E已有试验数据在航空领域的有效使用5 7 S E E试验的考虑1 3 8 S E E率计算方法1 7

3、 附录A (资料性附录) 2 0 0 0年以前公布的S E E数据源2 2 参考文献2 3 GB/T349552017/IEC62396-2:2012前 言本标准按照G B / T 1 .1 2 0 0 9给出的规则起草。本标准使用翻译法等同采用I E C 6 2 3 9 6 - 2 : 2 0 1 2 航空电子过程管理 大气辐射影响 第2部分:航空电子系统单粒子效应试验指南 。与本标准中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下: G B / T 3 4 9 5 6 2 0 1 7 大气辐射影响航空电子设备单粒子效应防护设计指南( I E C 6 2 3 9 6 - 1 :2 0 1

4、 6 , I D T )本标准与I E C 6 2 3 9 6 - 2 : 2 0 1 2相比,主要做了以下编辑性修改: 本标准名称改为“大气辐射影响 航空电子系统单粒子效应试验指南” 。本标准由中国航空工业集团公司提出。本标准由全国航空电子过程管理标准化技术委员会( S A C / T C 4 2 7 )归口。本标准起草单位:中国航空综合技术研究所、北京圣涛平试验工程技术研究院有限责任公司、中航工业第一飞机设计研究院。本标准主要起草人:李明、陈宇、薛海红、王群勇、陈冬梅、张峰、孙建勇。GB/T349552017/IEC62396-2:2012引 言本标准为航空电子系统设计师、电子设备与电子组

5、件制造商及其用户提供了确定航空电子设备大气中子单粒子效应敏感性的方法,是G B / T 3 4 9 5 6 2 0 1 7的补充。本标准提供了已有单粒子效应数据使用、数据源以及所用加速辐射源的类型等方面的指导。当无法获得单粒子效应数据时,可考虑采用恰当的辐射源开展试验以获得航空电子系统单粒子效应数据。本标准还详细说明不同辐射源所获得的数据转换为航空电子设备单粒子效应率的方法。GB/T349552017/IEC62396-2:2012大气辐射影响 航空电子系统单粒子效应试验指南1 范围本标准给出了微电子器件测量大气中子单粒子效应敏感特性的试验方法指南。由于采用的辐射源和试验方法的不同,所以本标准

6、也给出了如何使用试验数据评估器件和功能板在巡航高度下由大气中子导致的S E E率。本标准不仅适用于航空工业领域,也适用于其他领域。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。I E C 6 2 3 9 6 - 1 : 2 0 1 2 航空电子过程管理 大气辐射影响 第1部分:航空电子设备单粒子效应防护设计通用要求( P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i

7、c r a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 1 : A c c o m -m o d a t i o n o f a t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s v i a s i n g l e e v e n t e f f e c t s w i t h i o n a v i o n i c s e l e c t r o n i c e q u i p -m e n t )I E C 6 2 3 9 6 - 3 航空电子过程管理 大气辐射影响 第3部分:航空电子系统大气辐射单粒子效应防

8、控优化系统设计 P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 3 : O p t i s -m i s i n g s y s t e m d e s i g n t o a c c o m m o d a t e t h e s i n g l e e v e n t e f f e c t s ( S E E ) o f a t m o s p h e r i c r a d i a t i o n I

9、 E C 6 2 3 9 6 - 4 航空电子过程管理 大气辐射影响 第4部分:高压航空电子设备及其潜在单粒子效应设计指南( P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 4 : G u i d e l i n e sf o r d e s i g n i n g w i t h h i g h v o l t a g e a i r c r a f t e l e c t r o n i c s a n

10、d p o t e n t i a l s i n g l e e f f e c t s )I E C 6 2 3 9 6 - 5 航空电子过程管理 大气辐射影响 第5部分:热中子注量率及其在航空电子系统中的效应评估指南( P r o c e s s m a n a g e m e n t f o r a v i o n i c s A t m o s p h e r i c r a d i a t i o n e f f e c t s P a r t 5 : G u i d e -l i n e s f o r a s s e s s i n g t h e r m a l n e u

11、t r o n f l u x e s a n d e f f e c t s i n a v i o n i c s s y s t e m s )3 术语和定义I E C 6 2 3 9 6 - 1 : 2 0 1 2界定的术语和定义适用于本文件。4 缩略语下列缩略语适用于本文件。A N I T A :厚靶产生的与大气中子谱相似的中子辐射源( T S L ,瑞典) A t m o s p h e r i c - l i k e N e u t r o n sf r o m t h i c k t a r g e t ( T S L , S w e d e n ) B L 1 A 、 B L

12、 1 B 、 B L 2 C : T R I U M F设施的束流线路代号(加拿大) B e a m l i n e d e s i g n a t i o n a t t h eT R I U M F f a c i l i t y ( C a n a d a )1GB/T349552017/IEC62396-2:2012B P S G :硼磷硅酸盐玻璃B o r o p h o s p h o s i l i c a t e g l a s sC M O S :互补金属氧化物半导体C o m p l e m e n t a r y m e t a l o x i d e s e m i c

13、 o n d u c t o rC O T S :商用货架器件C o m m e r c i a l o f f - t h e - s h e l fD - D :氘-氘D e u t e r i u m - d e u t e r i u mD R A M :动态随机存取存储器D y n a m i c r a n d o m a c c e s s m e m o r yD - T :氘-氚D e u t e r i u m - t r i t i u mD U T :受试器件D e v i c e u n d e r t e s tE:能量E n e r g yE E P R O M

14、:电可擦可编程只读存储器E l e c t r i c a l l y e r a s a b l e p r o g r a m m a b l e r e a d o n l y m e m o r yE P R O M :可擦除可编程只读存储器E r a s a b l e p r o g r a m m a b l e r e a d o n l y m e m o r yE S A :欧洲航空局E u r o p e a n S p a c e A g e n c ye V :电子伏特E l e c t r o n V o l tF I T :故障率单位,定义在1 0 9 h出现一次

15、故障为1 F I T F a i l u r e s i n t i m e ( f a i l u r e s i n 1 0 9 h o u r s )F P G A :现场可编程门阵列F i e l d p r o g r a m m a b l e g a t e a r r a yG N E I S :加特契纳中子分光仪(俄罗斯) G a t c h i n a N e u t r o n S p e c t r o m e t e r ( R u s s i a )G S F C :戈达德航天飞行中心G o d d a r d S p a c e F l i g h t C e n

16、 t e rI C :集成电路I n t e g r a t e d c i r c u i tI C E :芯片与电子器件辐射实验室I r r a d i a t i o n o f C h i p a n d E l e c t r o n i c sI E E E T r a n s . N u c l . S c i . : I E E E核科学学报I E E E T r a n s a c t i o n s o n N u c l e a r S c i e n c eI U C F :印第安纳大学回旋加速器设施(美国) I n d i a n a U n i v e r s i

17、t y C y c l o t r o n F a c i l i t y ( U S A )J E D E C : J E D E C固态工艺技术协会J E D E C S o l i d S t a t e T e c h n o l o g y A s s o c i a t i o nJ E S D : J E D E C标准J E D E C s t a n d a r dJ P L :喷气式推进实验室(美国) J e t P r o p u l s i o n L a b o r a t o r y ( U S A )L A N S C E :洛斯阿拉莫斯中子科学研究中心(美国)

18、L o s A l a m o s N e u t r o n S c i e n c e C e n t e r ( U S A )L E T :线性能量传递L i n e a r e n e r g y t r a n s f e rL E T t h :线性能量传递阈值L i n e a r e n e r g y t r a n s f e r t h r e s h o l dM B U :在同一字中的多位翻转M u l t i p l e b i t u p s e t (i n t h e s a m e w o r d )M e V :兆电子伏特M e g a e l e c

19、t r o n v o l tN A S A :国家航空航天局(美国) N a t i o n a l A e r o n a u t i c a l a n d S p a c e A d m i n i s t r a t i o n ( U S A )P I F :质子辐照设施( T R I U M F ,加拿大) P r o t o n I r r a d i a t i o n F a c i l i t y ( T R I U M F , C a n a d a )P N P I :彼得堡核物理研究院(俄罗斯) P e t e r s b u r g N u c l e a r P

20、 h y s i c s I n s t i t u t e ( R u s s i a )P S G :磷硅酸盐玻璃P h o s p h o s i l i c a t e g l a s sQ M N :准单能中子Q u a s i - m o n o e n e r g e t i c n e u t r o n sR A D E C S :器件及系统的辐射影响R A D i a t i o n E f f e c t s o n C o m p o n e n t s a n d S y s t e m sR A M :随机存取存储器R a n d o m a c c e s s m

21、 e m o r yR C N P :核物理研究中心(大阪,日本) R e s e a r c h C e n t e r o f N u c l e a r P h y s i c s ( O s a k a , J a p a n )S D R A M :同步动态随机存取存储器S y n c h r o n o u s d y n a m i c r a n d o m a c c e s s m e m o r yS E B :单粒子烧毁S i n g l e e v e n t b u r n - o u tS E E :单粒子效应S i n g l e e v e n t e f f

22、 e c tS E F I :单粒子功能中止S i n g l e e v e n t f u n c t i o n a l i n t e r r u p tS E G R :单粒子栅穿S i n g l e e v e n t g a t e r u p t u r e2GB/T349552017/IEC62396-2:2012S E L :单粒子锁定S i n g l e e v e n t l a t c h u pS E P :太阳高能粒子S o l a r e n e r g e t i c p a r t i c l e sS E R :软错误率S o f t e r r o

23、r r a t eS E T :单粒子瞬态S i n g l e e v e n t t r a n s i e n tS E U :单粒子翻转S i n g l e e v e n t u p s e tS H E :单粒子硬错误S i n g l e e v e n t i n d u c e d h a r d e r r o rS R A M :静态随机存储器S t a t i c r a n d o m a c c e s s m e m o r yT I D :总剂量效应T o t a l i o n i z i n g d o s eT R I U M F :三校介子设施(加拿大

24、) T r i - U n i v e r s i t y M e s o n F a c i l i t y ( C a n a d a )T S L :特奥多尔斯韦德贝里实验室(瑞典) T h e o d o r S v e d b e r g L a b o r a t o r y ( S w e d e n )T N F : T R I U M F的中子设施T R I U M F N e u t r o n F a c i l i t yW N R :武器中子研究中心(洛斯阿拉莫斯,美国) W e a p o n s N e u t r o n R e s e a r c h ( L

25、o s A l a m o s U S A )5 SEE数据的获取5.1 SEE数据类型按照S E E试验所用辐射源可将S E E数据分为:重离子S E E数据、质子S E E数据、高能中子S E E数据、散裂中子S E E数据、热中子S E E数据等;按照试验对象可将S E E数据分为:器件S E E数据、功能板S E E数据。确认是否存在可用的已有数据,若不存在可用数据则需对器件或电路板进行S E E试验。5.2 SEE已有数据的使用5.2.1 概述确定航空电子设备或半导体器件中子S E E敏感特性最简单的方法是查找典型器件已有的可用S E E数据,重离子、质子、高能中子或热中子源的S E

26、 E数据都是可用的。重离子S E E已有数据来源于空间应用领域,空间应用领域重点关注初级宇宙射线中的重离子对器件产生的直接电离效应导致的S E E ,重离子S E E已有数据通常可用于器件筛选,参见5 .2 .2 。质子S E E已有数据通常也来源于空间应用领域,空间应用领域也关注初级宇宙射线和捕获带中的质子诱发的S E E ,且高能质子和中子在与器件材料发生核反应的机理基本相同,所以高能质子S E E试验数据可以直接替代高能中子试验数据,高能质子和中子S E E已有数据都可用于评估目标器件S E E率,参见5 .2 .3 。低能中子(热中子)也会导致某些器件发生S E E ,由于热中子是与材

27、料中的1 0 B发生核反应而不是硅元素,因此这类数据仅适用于含硼的少数器件。5.2.2 重离子数据应用于空间任务的器件中约8 0 %进行了重离子S E E试验,重离子S E E试验结果是航空领域用来筛选器件的一个重要数据源。工程应用中可通过不同的计算方法将重离子S E E数据转化为高能中子或质子的S E E数据,计算转换过程应需辐射效应专家来主导。在重离子S E E试验中是用入射离子的L E T值来表征在受试器件中沉积的能量, L E T的定义为粒子在靶材料内单位长度单位密度上沉积的能量(单位为M e V c m 2 / m g ) 。中子入射材料产生次级粒子或反冲粒子,这些次级粒子或反冲粒子

28、与重离子类似会在硅中产生能量的沉积,且中子入射材料产生次级粒子或反冲粒子在硅中的L E T值最大为1 5 M e V c m 2 / m g 1 , 2 ,因此,经重离子S E E试验证明器件的L E T t h大于1 5 M e V c m 2 / m g ,则该器件对中子S E E免疫。对N A S A - G S F C的部分S E E试验结果进行总结 3 , 2 1个不同类型的I C中8个3GB/T349552017/IEC62396-2:2012(约4 0 % )器件的S E E效应L E T t h大于1 5 M e V c m 2 / m g 。极少数商用S R A M器件易发生

29、重离子S E L效应 4 ,这种敏感特性是由于I C中掺杂了少量高原子序数的材料(例如钨插塞) ,高原子序数的反冲粒子具有更高的L E T值从而更易导致S E L 。另外,质子或中子入射掺杂了高原子序数材料的器件会导致更高的S E L截面,这是由于质子或中子与高原子序数材料发生反应时会产生更高L E T值和能量的反冲粒子。因此,对于含有高原子序数材料的S R A M器件,在使用重离子S E L截面推导质子/中子S E L截面时要小心且反复确认,判断该类器件是否免疫中子S E L效应, L E T t h建议采用4 0 M e V c m 2 / m g保守值 4 ,但只有极少数器件掺杂高原子序

30、数材料且可能对S E L采用了限制措施,该建议不适用于上述提及普通器件筛选。重离子S E E数据不能被用于计算大气中子环境下的中子S E E截面,除非是由具有丰富专业经验的科学家和工程师来操作。除非明确说明,本标准以下内容中提到的S E E数据均为中子或质子源获得的数据,而不是重离子试验的结果。5.2.3 中子和质子数据使用目标器件的高能中子或质子S E E已有试验数据计算巡航高度下的S E E率需进行专门的讨论,主要关注以下两点:a ) 中子S E E敏感特性表征单位:来源于面向地面应用的I C供应商处获得的S E E数据经常会使用F I T单位来表征受试器件对中子S E E的敏感特性,这种

31、单位仅适用于地面应用而不适用于巡航高度下的应用;b )工艺差异: I C总是在不停的更新换代,经过试验的器件因为过时而被新的器件所代替,新一代器件却没有进行过S E E试验,新、旧器件可能是由同一家供应商制造的而且属于相同类型器件,但是这并不意味着旧器件的试验数据可以直接应用在新器件上。在设计或制造工艺上的一个小改变可能导致I C对S E E响应产生极大的影响,当然也存在另外一种情况,这种改变非常小。5.2.4 热中子数据热中子截面数据非常少见。但是, T R I U M F 、 T S L和I S I S实验室提供的散裂中子源的高能束中均包含一定比例的热中子。使用上述中子源开展S E E试验

32、,可以通过热中子过滤器及中子飞行时间测量方法来确定热中子S E E截面。另外,国际上也有一些专门的热中子辐射源,详见I E C 6 2 3 9 6 - 1 : 2 0 1 2 。获取S E E已有数据一直存在的困难是缺乏一个包含全部的中子或质子S E E数据的独立数据库,需从不同渠道获得部分S E E数据。但这些S E E数据中大部分都是很老旧的器件数据,数据可追溯到2 0世纪9 0年代甚至是8 0年代,并且这些数据主要为了满足空间领域而进行的重离子S E E试验,而不是质子和中子S E E试验数据。5.3 确定开展SEE试验如确定S E E已有数据不可用,或为了以后更好的展开工作,则需针对具

33、体器件或电路板开展S E E试验。试验工作包括:a ) 明确试验对象:器件或( /和)电路板;b )确定试验类型:静态或动态(适用于大多数的板级试验) ;c )选择适宜的中子或质子源;d )组建试验团队;e )编制试验方案(含日程安排) ;4GB/T349552017/IEC62396-2:2012f )实施试验;g )应对试验过程中的突发情况;h )计算预期巡航高度下的S E E率。6 SEE已有试验数据在航空领域的有效使用6.1 SEE数据的多样性S E E试验实施方法不同,且试验数据应用发布的关注焦点不同,导致S E E已有数据的多样性,因此在航空领域中有效使用S E E已有数据需要仔细

34、筛选。6.2 可用的SEE已有数据类别6.2.1 概述S E E数据可以通过不同的试验来获得,为了能够对不同试验方法获得的数据进行有效的比较,需要弄清楚不同试验之间的差异。S E E包含多个类型,但本标准重点关注的是:单粒子翻转( S E U ) 、单粒子功能中止( S E F I ) 、单粒子锁定( S E L ) 。 S E U是指单个高能粒子能量沉积导致单个位逻辑状态变化的现象。对S E U敏感的器件主要是:随机存储器(如R A M 、 S R A M 、 D R A M ) 、 F P G A (尤其是S R A M型F P G A ) 、 C P U (高速缓存区和寄存器区) ; S

35、 E F I指的是在复杂器件中单个位发生变化导致器件本身或所属的电路板进入非正常工作状态的现象,如在控制寄存器中发生翻转会影响器件本身,也可能传播到板上的另一个器件,最终导致电路板功能异常; S E L指的是C M O S工艺器件中由于能量沉积而导致寄生p n p n结开通,最终会导致器件进入低阻大电流的非正常工作状态的现象。大气高能中子能诱发S E U 、 S E F I 、 S E L 。当半导体器件工作在高电压应力( 2 0 0 V或更高)条件下时,受大气中子影响也可能出现单粒子烧毁( S E B )或单粒子栅穿( S E G R )等效应。 S E B和S E G R在标准I E C

36、/ T S 6 2 3 9 6 - 4中会详细说明。本标准中S E E率计算过程中引入一个重要的简化假设: S E E (包括S E U 、 S E F I 、 S E L )对高能质子(如E 1 0 0 M e V )的响应与同能量高能中子的响应是一致的。 S E E的响应程度通常用术语截面( c m 2 / d e v )来表征,截面的计算为某类型S E E错误数除以器件接收的粒子注量,因此,高能质子试验获得的S E U 、 S E F I 、 S E L截面等同大气高能中子的截面。已开展多个不同器件的单能质子和W N R实验室散裂中子源S E E试验,通过对比两种源的试验结果表明所获截面

37、基本一致,且W N R散裂中子能谱与大气中子能谱基本一致,从而证实该假设是正确的 5 9 。在巡航高度下,器件S E E率计算的简化公式见式( 1 ) :S E E r a t e n / ( d e v h ) = 6 0 0 0 n / ( c m 2 h ) S E E c r o s s - s e c t i o n ( c m 2 / d e v ) ( 1 )式中, 6 0 0 0 n / ( c m 2 h )是指能量大于1 0 M e V的大气中子积分注量率,该值源于I E C 6 2 3 9 6 - 1中高度1 2 .2 k m 、纬度4 5 处认定的近似注量率,该注量率仅

38、适用于特征尺寸大于1 5 0 n m的器件。从式( 1 )中可以看出S E E截面的重要性,如上所述,航空电子产品的S E E截面可以通过散裂中子源(如W N R实验室提供的中子源) 、能量大于1 0 0 M e V的中子或质子源的S E E试验获得, I E C 6 2 3 9 6 - 1中也使用了式( 1 )简化计算方法,典型注量率仅适用特征尺寸大于1 5 0 n m的器件;特征尺寸小于1 5 0 n m的器件S E E阈值小于1 0 M e V ,大气中子注量率取值应大于6 0 0 0 n / ( c m 2 h ) 。因此,在评价中应注明阈值能量(和注量率)且进行确认,详见I E C

39、6 2 3 9 6 - 1 。S E E率的精确计算方法为:对S E E截面-能量曲线和大气中子注量微分谱进行积分而获得精确的S E E率值, S E E截面-能量曲线的获得需开展多次S E E试验以取得以中子或质子能量为变量的S E E截5GB/T349552017/IEC62396-2:2012面函数。 J E S D - 8 9 A标准 1 0 中详细给出这种计算方法,但是J E S D - 8 9 A中给出的大气中子注量率是地面高度的,所计算的结果如果要应用于巡航高度则应乘一个修正因子,修正因子约为3 0 0 (详见6 .2 .3 ) 。航空电子产品S E E率预计中所使用的S E E

40、截面应来源于以下辐照源:a ) 散裂中子源,如W N R ;b )单能质子源;c )准单能中子( Q M N )源;d )单能1 4 M e V中子源。对比单能1 4 M e V中子源和W N R散裂中子源测得的S E E截面,特征尺寸小于0 .5 m的较近代器件,散裂中子源获得的截面值大约是单能1 4 M e V中子源获得截面的1 .5倍 2倍 7 ;老旧器件的散裂中子源获得的截面值大约是单能1 4 M e V中子源获得截面的4倍 8 ;最新器件的散裂中子源获得的截面与单能1 4 M e V中子源获得截面基本相同。在全球范围内有很多散裂中子源设施可用于软错误率试验,这些设施的精度在文献 1

41、1 , 1 2 中进行了讨论。软错误率的计算结果主要取决于受试器件和所用试验设施。用于S E E率计算的大气中子注量率应根据器件实际的能量阈值来确定,且该阈值并非是一成不变的,而是随着器件的工艺尺寸减小而降低。 “ 1 0 M e V ”阈值仅适用于工艺尺寸大于1 0 0 n m的器件。用于确定中子注量率的能量阈值应被明确标注且应被确认适用于相关器件工艺。6.2.2 试验数据源用于航空电子设备S E E率计算的S E E截面数据主要来源于以下组织:a ) 航天机构:仅开展单能质子源S E E试验;b ) I C供应商:使用中子源测量地面高度下的翻转率( I C供应商更倾向于使用的软错误率( S

42、 E R )术语,而不是单粒子翻转( S E U )率,两者术语意义相同) ;c )航电设备供应商:使用中子测量巡航高度下的翻转率。政府机构发布的S E E数据包含了绝大部分的可用信息,包括受试器件标识、截面及其物理含义明确的单位。 N A S A - G S F C和J P L会公布其开展试验的所有质子S E E数据,试验数据信息完整,但质子S E E试验数据通常是和重离子S E E试验数据一起被编辑整理在公开文献资料中,使用者需仔细筛选出质子S E E数据,例如, G S F C发布的质子S E E试验结果 1 3 1 6 , J P L发布的质子S E E试验数据 1 7 1 9 。其他

43、政府机构不一定会公布其开展的所有质子试验数据。一般,不容易从其他渠道(主要来自私有公司)获得S E E数据,虽然I C供应商也开展了大量的试验,但是这些试验结果中只有很少的一部分能够在公开文献中发布。此外, I C供应商公布的S E E试验结果常被掩饰,受试器件类型和型号常被刻意修改,并且在试验结果的表达上经常使用一些含糊不清的单位或者只是给出数量级。有时,试验的结果以F I T作为单位,但是数据中并没有给出器件中包含多少位数。以F I T为单位的数据除以1 3 (纽约市海平面上大于1 0 M e V高能中子注量率为1 3 n / ( c m 2 h ) ,标准J E S D - 8 9 A给

44、出且被广泛使用)可计算出S E E截面,因此, F I T 1 0 - 9 / 1 3即为S E E截面值,单位为c m 2 / d e v 。以F I T / M b i t为单位的软错误率可通过( F I T / M b i t ) 1 0 - 1 5 / 1 3获得每位的S E E截面,单位为c m 2 / b i t 。在其他公开发布的论文中也可能使用F I T单位,但表征特定参数(如,电压)失效的F I T不能用于S E E截面的定量评估 6 , 2 0 , 2 1 , 2 2 , 2 3 。大部分S E E数据都是通过单个器件进行S E E试验而获得的,通常将器件置于中子或质子束流

45、下进行辐照,监测器件状态的变化,这种变化被记录为S E E ,典型的S E E试验过程是:辐照前,写入测试向量(如全1 、全0或0 、 1交替棋盘格)至存储区,辐照中监测每个存储位的状态变化情况。但是,有些6GB/T349552017/IEC62396-2:2012S E E试验采用的是整块电路板进行辐照,辐照期间电路板的故障通常是由受辐射器件发生S E F I而导致的。如果中子束流经校准后每次仅辐照一个或两个器件,则该S E E可能是由被照器件引起的, S E E试验是一个动态试验,被辐照器件发生的错误也可能传播至其他器件而导致电路板发生失效。在公开的文献中也会发现一些关于板级试验的报告,但

46、这并不常见。 N A S A - J S C就曾要求在载人航天项目中对所有的电路板进行板级S E E试验。这类板级试验是在质子辐照下进行,且试验相关信息记录在N A S A - J S C发布的报告中,不过这些报告并没有很广泛的适用性 2 4 , 2 5 , 2 6 。此外,这类试验的主要目的是考核所有器件在质子辐照下发生硬错误的潜在风险,比如S E L ,而报告中对于可恢复的错误并没有太详细的分析。其他政府机构也开展这类板级试验,试验结果经常会发布在一些文献资料中,但没有被收录在一些有组织的专业数据库中。此外,一些私有公司也会开展这类板级试验,私有公司开展这类试验主要为了航空(航电供应商开展中子试验)或航天(低轨道航天器制造商开展质子试验)的专项服务,因此试验数据极少在公开文献中报道。截止2 0 0 5年,用户数量已经增加到2 5家以上,但是能够公开发表试验结果的组织所占比例没有太大变化。6.2.3 基于不同辐射源的试验数据6.2.3.1 辐射源S E E试验都是基于中子或质子加速器来开展的,在同等时间内,受试器件或电路板在试验环境下接收到的粒子注量远大于在大气或空间使用环境下的注量。以前, S E E试验通常仅使用一种辐射源进行试验,现在,一些工程实施组织已使用多种辐射源对器件进行辐射,并比较