抗辐射加固

摘要： 低压差分信号(Low Voltage Differential Signaling,LVDS)在航天通讯领域有着广泛的应用,为解决LVDS驱动器电路在宇宙辐射环境中的单粒子闩锁和总剂量问题,给出了低成本抗辐射解决方案,提出了一种改进结构的抗辐射加固技术,不仅解决了现有工艺下带隙基准电路的温漂问题,而且还可以利用设计的抗辐射单元库来满足抗辐射加固要求,简化了电路设计。基于0.18μm CMOS工艺模型库,利用Hspice进行仿真,该电路传输速率达到400 Mb/s,具有抗单粒子特性,满足航空航天领域对抗辐射LVDS驱动电路的使用要求。

摘要： 航天器分布式电力系统在运行过程中会遭受各类高能粒子的持续辐射,进而出现性能退化和故障激发,尤其是其集成的关键电力部件一旦发生故障,将严重影响在轨航天器的安全可靠运行。基于航天器上搭载的分布式电力系统,梳理其可能遭受的各种空间辐射环境及常见的辐射效应,探析系统中太阳电池、锂电池、电力电子器件、绝缘材料及电能控制器件等关键部件在辐射环境下的性能退化与故障激发机理,并且基于此机理提出材料、工艺、电路与版图设计、外部防护、软件算法、可靠性评估与故障态势感知等辐射应对策略,最后指出该领域有待开展深入研究的关键问题,为开拓该领域的后续研究提供参考。

摘要： 总剂量效应是制约COTS器件空间应用的主要因素之一。为满足空间应用对电子系统高性能、小型化及抗辐射的需求,对一种基于COTS器件的SiP微系统的抗总剂量效应加固方案进行设计,采用模型分析与地面试验结合的方法对微系统的抗总剂量辐射能力进行评估。该评估方法将微系统作为设备与器件的一种结合体,先按照设备进行整体模型评估,后按照器件进行试验评估,提高了评估的效率,具有较强的工程实用价值。^(60)Co γ射线辐照试验结果表明:加固后SiP微系统的抗总剂量能力不低于150 krad(Si),可以满足相关任务应用需要。该微系统的抗总剂量效应加固设计和总剂量效应评估方法可为相关微系统研制提供参考。

摘要： 高压集成电路是电能转换和控制的核心芯片.在星链计划为代表的新一代航天技术推动下,航天装备朝着小型轻量化、动力电气化快速发展,对抗辐射高压集成电路提出极大需求.相比大规模数字电路,高压集成电路面临高场与辐射协同效应,对性能影响严重且机理复杂.本文总结了高压集成电路辐射效应研究现状,围绕总剂量与单粒子效应,对高压集成器件与模拟集成电路的辐射影响、机理以及加固技术展开了介绍与总结.

摘要： CMOS工艺的特征尺寸不断缩减,电荷共享效应诱发的单粒子三点翻转成为研究热点.本文提出了一种单粒子三点翻转自恢复的抗辐射加固锁存器:Hydra-DICE(Dual Interlocked Storage Cell).该锁存器基于24个同构的交叉耦合单元(Cross-Coupled Elements,CCE)排列成阵列结构.当内部任意三个节点同时发生单粒子翻转时,该锁存器都可以自行恢复到正确的逻辑值.与具有等效三点自恢复能力的TNURL(Triple Node Upset Self-Recoverable Latch)锁存器相比,该Hydra-DICE锁存器面积开销降低50％,延迟降低48.28％,功耗降低25％,功耗延迟积降低61.21％.仿真结果表明,该加固锁存器在容错性能、面积开销、延迟和功耗方面取得了很好的折中.

摘要： 由于施加高栅极工作电压,使得器件容易发生重离子辐射损伤效应,其中,重大的重离子辐射损伤效应是单粒子栅穿效应(SEGR)和单粒子烧毁效应(SEB).本文介绍了抗辐射加固高压SOI NMOS器件的单粒子烧毁效应.基于抗辐射加固版图和p型离子注入工艺,对高压器件进行抗辐射加固,提高器件的抗单粒子烧毁能力,并根据电路中器件的电特性规范,设计和选择关键器件参数.通过仿真和实验结果研究了单粒子烧毁效应.实验结果表明,抗辐射加固器件在单粒子辐照情况下,实现了24 V的高漏极工作电压,线性能量传输(LET)阈值为83.5 MeV·cm2/mg.

摘要： 功率器件被广泛地应用于太空等领域.但当其处于空间辐射和核辐射等辐照环境中时,其电参数等会发生退化,也就是说辐射会对器件的性能造成不同程度的破坏,甚至引起器件完全失效.介绍了一款抗总剂量和抗单粒子加固型60 V N型VDMOS器件,给出了该器件各项参数的仿真数据、常态测试参数和辐照下的实验数据,并将仿真结果与器件实测结果进行了对比.结果显示:在100 krad(Si)剂量辐照下,该器件阈值电压漂移-1.3 V,漏源击穿电压漂移-0.1 V,说明该器件有抗总剂量辐照能力.同时,给出了LET值为81.4 MeV·cm2/mg的单粒子效应安全工作区.

摘要： 在激光惯性约束聚变(ICF)研究中,通过X光高速摄影获取的图像数据能够反映等离子体中由于做功和能量输运导致的流体状态的时空演化信息,与之相关的诊断技术与工程研究一直以来都是ICF诊断能力建设的重要组成部分.介绍了作为我国ICF工程的主要实施单位之一,中国工程物理研究院激光聚变研究中心近年来在X光高速摄影技术研究方面取得重要进展,包括:(1)面向神光系列激光装置,开发了系列工程化的100 ps曝光高速摄影相机,整体达到国际先进水平,并在高灵敏探测、透射式带通滤波和结构小型化等方面形成中国特色;(2)提出微扫描门控、同视扫描分幅等10 ps曝光X光高速摄影新技术,为突破时间分辨瓶颈做出有益尝试;(3)在国内率先开展抗辐射加固高速摄影相机理论设计、技术验证与工程设计;(4)针对激光聚变靶碎片对设备安全的威胁,在国内首次开展靶碎片的理论建模与仿真研究,并开展首次验证实验,取得重要进展.

摘要： 条纹相机(包括X射线条纹相机和可见光光学条纹相机)是一种高时空分辨的诊断设备,在激光惯性约束聚变(ICF)物理实验研究中具有非常重要的应用.介绍了当今国内外激光聚变领域获得广泛应用的两种主要类型条纹相机的技术性能以及各自的技术特点,它们分别采用了同轴电极双聚焦电子光学扫描变像管和双板电极电子光学扫描管.在技术指标方面,重点论述了条纹相机动态范围的判据,分析了激光聚变实验对条纹相机动态范围的需求,介绍了当今国际上高性能条纹相机动态范围指标的现状.文章也介绍了和条纹相机发展应用相关的几项重要技术进展,这些进展包括先进光时标、抗辐射加固记录系统和抑制相机背景噪声的阴极选通技术.

摘要： 随着开关稳压电源、驱动器等功率集成电路在航天设备上的应用越来越广泛,技术领域对具备抗辐射加固能力的电压类及驱动类电子元器件的需求也越发迫切.通过对LDMOS器件在辐射环境中的失效机理展开分析,确认LDMOS器件抗辐射技术中栅氧化作为关键工艺的地位,并对氧化层在辐射环境中产生缺陷陷阱电荷的机理进行了相关探讨与研究.根据研究结果对现有氧化层加工工艺提出一套优化方案.通过C-V电荷测试和实际辐照试验验证,确认新工艺对提高LDMOS器件的抗总剂量能力有显著效果,同时为功率集成电路的抗辐射加固工艺研究提供了理论基础.

摘要： 研究高精度大规模高低压兼容数字模拟转换器中(DAC:Digital to analog converter)抗辐射加固的设计技术.在一款大规模、数模混合、集成高密度数字电路、兼容高低压工作的DAC中,重点对总剂量辐射产生的阈值电压漂移、漏源漏电、场区漏电三种效应,以及单粒子闭锁效应展开研究.通过在线路和版图设计时,采取针对性的抗辐射加固设计措施,使得在不降低DAC电性能的情况下,有效拟制阈值电压漂移、漏源漏电、场区漏电、单粒子闭锁等有害效应的产生.通过电参数实测及辐射试验验证,该DAC不仅具有低功耗、高精度的电性能,稳态总剂量能够达到1×105rad(Si),单粒子锁定LET阈值能够达到75MeV.cm2/mg.

摘要： 采用抗辐射设计加固技术，基于0.5微米CMOS双阱工艺，设计了抗辐射加固单片Boost型DC-DC转换器。从系统设计角度出发，综合采用了同步整流、高开关频率、动态斜坡补偿等技术提高DC-DC转换器性能和抗辐射能力；通过增大环路稳定裕度，有效的提高转换器反馈环路的抗辐射能力。电路级加固分别从模拟电路加固和数字电路加固着手；器件级采取的加固措施是输出功率MOS管采用环形栅设计，其它部分MOS管均采用H栅设计。辐射试验测试结果证明了抗辐射设计加固技术的有效性。

摘要： 介绍了直接频谱仪法、相位检波器法、鉴频器法等相位噪声测试方法，并利用这些测试方法，通过合理的测试设计，开发出了抗辐射加固IC电路的测试系统，对电路进行了相位噪声测试研究。

摘要： 随着技术的发展,以高性能数字信号处理器(DSP:Digital Signal Processor)为核心的信号处理平台广泛应用于空间电子设备中.而随着器件集成度的提高,单粒子效应的影响就更加显著.本文以星载数字处理平台为背景,首先分析了DSP的单粒子效应的机理,然后针对DSP的系统结构,从体系上采用高可靠FPGA+DSP的架构,从软件设计方面提出了 “关键变量三模冗余和定时刷新+基本模块执行时间监控”的抗单粒子加固方法.本文以大规模星载数字信号处理平台为基础，分析了DSP在空问中的辐射效应，研究了DSP的抗辐射加固技术。

摘要： 随着集成电路工艺尺寸的不断缩小,辐射引起的软错误已经成为影响芯片可靠性的重要因素之一.为了减轻辐射环境中D触发器受单粒子翻转的影响,本文实现了一种低开销的加固触发器(LHFF).该结构是基于时间延时的异构双模冗余设计,针对单粒子翻转进行防护.Spice模拟结果显示与其它加固触发器相比,LHFF在电路面积和功耗延迟积上有很大优势.

摘要： 通过CCD的60Coγ射线与高能电子辐照试验，研究了器件的电离总剂量效应，从器件结构和工艺方面分析了器件的辐射损伤机理与加固方法。在此基础上，对采用抗辐射加固设计的某1024×1024元CCD进行了60Coγ射线辐照试验.结果表明，采取抗辐射加固措施研制的CCD抗电离辐射总剂量能力达到了较高的水平.

摘要： 电荷耦合器件在空间环境和核辐射环境中的辐射效应研究是抗辐射加固技术的一个重要研究方向。为了能在线实时并准确直观地反映CCD 受到辐射损伤的情况，基于线阵CCD 图像传感器TH7814 设计了线阵CCD相机。采用CPLD 器件编程产生了CCD的驱动信号，并根据辐射效应研究的应用需求设计了远程驱动结构；采用专用的视频处理器件对CCD的视频信号进行数字化处理；实现了数字图像数据的远程光纤实时传输与USB 实时采集显示。设计的系统为CCD 器件的辐射效应研究提供了良好的实验平台。

摘要： 空间中运行的航天器,会受到空间辐射环境的影响。航天器上的电子元器件在空间辐射环境的作用下,会产生各种效应,影响元器件甚至整个系统的性能,提高了航天器运行的风险,增加了成本。如何去分析电子元器件在空间环境中的可靠性,是空间研究的一个重要方向。本文介绍了一种分析长寿命航天器上的电子器件在空间中抗辐射加固可靠性的方法。在一般性的假设前提下,根据可靠性理论,得到了器件发生总剂量效应和单粒子效应时的可靠性。根据地面辐照试验的结果,通过计算,就可以估计出器件在空间辐射环境中的可靠性。

摘要： BM3803电路是航天772所研制的基于SPARC V8指令集的空间用抗辐射加固处理器。本文给出了一种基于BM3803的NAND FLASH控制器的设计与FPGA实现。该设计主要面向大批量数据存储，将BM3803相关操作通过对10的访问转化为对FLASH的操作，并将FLASH返回的状态数据等进行存储、解析，再返回给BM5805。本设计对BM3803芯片的开发使用提供了实例与参考。

摘要： 针对某款超深亚微米专用集成电路(ASIC)出现的异常单粒子翻转(SEU)现象，本文通过分析找出了导致异常翻转的机制，针对这种机制提出了两种解决方法，并给出了两种解决方法的适用范围。重离子试验结果表明，基于新方法研制的ASIC产品的抗单粒子翻转能力得到显著提高。

摘要： 本发明涉及集成电路设计领域，尤其涉及一种基于极性加固技术的抗辐射SRAM存储单元电路、芯片。本发明的基于极性加固技术的抗辐射SRAM存储单元电路采用NMOS晶体管N7、N8和PMOS晶体管P5、P6配合，并采用双字线WL1、WL2控制。本发明在保证单元抗SEU的情况下，相较于之前的RCPD‑14T单元，本单元在性能表现上存在部分提升，其中包括读延迟、读噪声容限。并且读噪声容限在0.8V‑1.2V工作电压中都有所提升，即本单元稳定性指标得到提升。

摘要： 本发明提供一种抗单粒子辐射加固的增强型GaN功率器件，包括一个衬底(212)；一个成核层(211)；一个缓冲层(210)；一个沟道层(209)；一个第一势垒层(208)；一个钝化层(202)；一个源极(201)；一个漏极(207)；一个栅极(203)；还包括：一个与钝化层和第一势垒层相连接的第二势垒层，和一个与第二势垒层和漏极相连接的第二P型GaN层；或者一个与源极、沟道层和缓冲层相连接的隔离埋层(213)，和一个与源极、隔离埋层和缓冲层相连接的第一P型GaN层(214)。

摘要： 本发明提出一种抗辐射加固设计的星载电子系统。该星载电子系统包括系统监控模块、非易失存储器、可编程逻辑门阵列和OMAP，其中系统监控模块负责监控可编程逻辑门阵列和OMAP是否发生单粒子翻转，可编程逻辑门阵列负责监控OMAP状态和自身状态，引导对OMAP的上电复位，非易失存储器负责冗余保存可编程逻辑门阵列和OMAP的程序及数据。该星载电子系统出现故障后能及时恢复，可以更新可编程逻辑门阵列配置位流和OMAP的程序及数据，系统中芯片的程序和数据保存在非易失存储器中，程序和数据具有高的可靠性。通过上电复位和系统监控，可以修复电子系统发生的单粒子效应，提升整个星载电子系统的抗辐射性能和可靠性。

摘要： 本发明涉及一种抗辐射加固SOI材料的总剂量辐射性能评估方法，该方法采用基于商用SOI材料和加固SOI材料制作的晶体管作为试验样品；对基于商用材料和加固材料的试验样品开展相同条件下的总剂量辐照试验，提取辐射在氧化物埋层中引入的氧化物陷阱电荷密度；对加固材料制作的晶体管，开展热载流子注入试验，提取热载流子应力在氧化物埋层中引入的电子陷阱电荷密度；基于以上三种陷阱电荷密度，获得加固材料氧化物埋层的电子陷阱俘获系数。通过该俘获系数与热载流子应力试验，即可获得加固SOI材料的抗辐射性能。该方法的优势在于，通过少量辐照试验结合热载流子应力试验，即可快速获得同一批次加固SOI材料的抗总剂量辐射能力。

摘要： 本申请涉及一种抗辐射加固的SOI CMOS总剂量辐射性能评估方法，属于器件测试技术领域，方法包括：对于总剂量加固的SOI CMOS器件，漏极采用第一电压，源极、体极和前栅电极采用0V；将衬底subsrtate作为背栅，采用‑Vn~+Vn~‑Vn方向逐步扫描，获取正负向扫描过程中背栅的电流电压测试曲线；获取预设总剂量辐射时，辐射前后的背栅的电流电压测试曲线；根据正负向扫描过程中背栅的电流电压测试曲线，辐射前后的背栅的电流电压测试曲线以及预设对应关系，确定SOI CMOS的抗总剂量辐射性能。避免了现有技术中使用Co60伽马或者X‑Ray辐照试验时对所需器件进行封装，所需的费用和时间较多的问题。

摘要： 本发明提出一种抗辐射加固设计的星载电子系统。该星载电子系统包括系统监控模块、非易失存储器、可编程逻辑门阵列和OMAP，其中系统监控模块负责监控可编程逻辑门阵列和OMAP是否发生单粒子翻转，可编程逻辑门阵列负责监控OMAP状态和自身状态，引导对OMAP的上电复位，非易失存储器负责冗余保存可编程逻辑门阵列和OMAP的程序及数据。该星载电子系统出现故障后能及时恢复，可以更新可编程逻辑门阵列配置位流和OMAP的程序及数据，系统中芯片的程序和数据保存在非易失存储器中，程序和数据具有高的可靠性。通过上电复位和系统监控，可以修复电子系统发生的单粒子效应，提升整个星载电子系统的抗辐射性能和可靠性。

摘要： 抗辐射加固FPGA芯片中抗单粒子翻转的存储单元电路，包括两个反相器和两个晶体管，两个反相器交叉连接，通过控制两个晶体管的栅极电压和衬底电位来实现对两个晶体管源极端和漏极端的电阻值的调节，两个晶体管源极端和漏极端电阻的阻值不大于50Ω或不小于1,000Ω。反相器设计方面，在现有的由PMOS管和NMOS管构成的电路中加入了电阻，电阻连接在PMOS晶体管和NMOS晶体管的漏极端之间。本发明通过在反相器中加入电阻，实现了存储单元的抗单粒子翻转，并且本发明的存储电路具有噪声小，功耗低和占用面积小，版图和工艺上容易在抗辐射FPGA芯片设计中实现的优点。

摘要： 本发明提供了一种抗辐射加固辅助供电电路及方法，所述抗辐射加固辅助供电电路包括抗辐射级联放大供电模块和伽马瞬时剂量率保护模块。在本发明中，通过抗辐射级联放大供电模块对输入电压进行级联放大，并向后级负载输出供电电压和供电电流，基于级联放大的结构设计，电流增益高，即使有中子辐射的影响，供电电流和供电电压依然很稳定，有效提高了其抗中子辐射能力；通过与抗辐射级联放大供电模块输出端连接的伽马瞬时剂量率保护模块，在伽马瞬时剂量率辐照时下拉供电电压，在伽马瞬时剂量率辐照消除时还原供电电压，能有效避免后级负载如PWM控制器在伽马瞬时剂量率辐照时的结构及功能失效问题。

摘要： 本发明涉及一种高可靠的抗辐射加固STT‑MRAM读写电路，由数据单元、敏感放大器、锁存单元、写电流控制和写电流通路等模块组成。读操作采用敏感放大器与锁存单元分级读取的模式，缩短了读电流通过数据单元的时间，大大提高了存储单元的数据保持能力和使用寿命；写操作的电流方向由时钟信号、输出使能信号、待写数据信号共同控制。本发明所述的读写电路采用2个MTJ记录1bit数据，提高了电路对工艺、电压和温度(PVT)偏差的容忍程度，消除了传统STT‑MRAM写”0”或写”1”电流不对称的问题；锁存单元对空间单粒子效应导致的敏感节点翻转有一定修复能力。本发明具有高可靠、抗辐射、长寿命等优点，可作为宇航级STT‑MRAM读写电路设计的解决方案。

摘要： 本实用新型公开了一种用于对星载电子器件进行抗辐射加固的加固电路，所述加固电路包括：外部存储器、SPI控制总线电路，所述SPI控制总线电路包括中央控制模块和SPI总线控制状态机，所述加固电路与目标SPI器件相连，并对其进行控制，所述外部存储器包括至少三个独立存储单元，每个存储单元保存一份SPI总线控制电路的参数以及SPI器件的配置寄存器值，SPI总线控制电路与所述外部存储器和所述目标SPI器件相连。本实用新型的抗辐射加固电路能够实现所有SPI器件的抗辐射加固，实现保存数据的可靠性；可以对所有SPI器件的统一管理。