嵌入式系统中的辐射效应_［法］拉乌尔·委拉兹克_9787111582861

本书由法国TIMA实验室的RaoulVelazco、法国波尔多第壹大学的PascalFouillat和巴西南里奥格兰德联邦大学的RicardoReis共同编著，从环境、效应、测试、评价、加固和预计等方面全面详细介绍了嵌入式系统中的辐射效应，主要内容包括空间辐射环境、微电子器件中的辐射效应、电子器件的在轨飞行异常、多层级故障效应评估、基于脉冲激光的单粒子效应测试和分析技术、电路的加固方法及自动化工具、辐射效应试验测试设备以及数字架构的错误率预计方法等。本书内容全面、丰富且针对性强，覆盖了电子器件及系统辐射效应的方方面面。区别于其他电子系统辐射效应论著，本书从工程化的角度论述空间辐射效应评估、地面模拟、软错误率预计等技术以及国际上目前先进的研究方法论，同时兼具基础性和理论性。本书适合专业从事电子器件及系统辐射效应研究的科研人员和工程化应用的技术人员阅读和借鉴；同时，也可为该领域的“新人”（如研究生）提供必备的基础知识。

　　从１９６２年高海拔核测试导致的Ｔｅｌｅｓｔａｒ卫星失效开始，自然或人造辐射可能干扰电子设备的操作这一事实已被人们所知晓。今天，航天器高度依赖于电子学。因此，空间辐射效应必须在设计阶段就予以考虑，以保证这些项目的高可靠性和安全性要求。即使宇航级器件存在，在设计和／或制造层面采用所谓的辐射效应“加固”，它们相比于同等货架产品（ＣｏｍｍｅｒｃｉａｌＯｆｆＴｈｅＳｈｅｌｆ，ＣＯＴＳ）的高成本和低性能导致其用于空间的元器件量产（不是专门设计用于空间）是准强制性的。这给未来任务的可行性和成功带来一个巨大挑战：一方面，必须尽可能地理解空间环境的本质和变化性；另一方面，必须评价空间环境对电子器件的影响，考虑持续演化的技术和多种多样的器件种类。
　　此外，随着制造技术的持续发展，纳米电子器件的特点（晶体管的尺寸、操作频率）导致其潜在地对地球大气，甚至地面上的粒子敏感。各种各样应用中的大量集成电路产生一个不可忽略的概率：晶体管出现错误，统称为“ＳＥＥ”
　　（ＳｉｎｇｌｅＥｖｅｎｔＥｆｆｅｃｔｓ，单粒子效应），源于大气中子与硅中原子核反应产生的二次粒子电离。这使得高可靠性／安全性的应用必须强制地在应用设计的前期考虑这些问题，引入需要的硬件／软件错误耐受性机制。
　　估计一个器件或架构对辐射的敏感性是深入了解辐射对可靠性／安全性层次影响的强制步骤。这样一个步骤要求辐射地面测试，即所谓的加速测试，通过辐射装置，如粒子加速器或激光设备，和对应用环境建模的软件工具来执行。这样的估计，尤其对于导致存储器单元内容扰动的单粒子翻转（ＳＥＵ），也可能要求实现故障注入；在故障注入中，辐射效应的影响在对目标器件合适描述可用的层次被考虑。基于不使用束流的故障注入方法获得结果的实现和利用构成了一个宝贵的信息源，涉及应用的ＳＥＥ敏感性估计和一个设计或架构潜在的、应被加固的弱点识别。
　　本书致力于为读者提供重要的指南，用于处理当今空间以及高海拔大气或地面应用中应当包括的元器件辐射效应。本书包括一系列章节，基于２００５年１１月２０－２５日在巴西玛瑙斯市举办的“用于空间的嵌入式系统辐射效应国际学校”
　　的内容。本书共分十二章，前三章分别涉及空间辐射环境的分析和建模、电子器件辐射效应的基础机理、累积或瞬态辐射效应导致的一系列已知的电子器件飞行异常案例描述。
　　接着的三章致力于多级错误效应的评价、辐射对模拟和混合信号电路的影响［转变为单粒子瞬态（ＳＥＴ）和单粒子翻转（ＳＥＵ）］、用于ＳＥＵ模拟的脉冲激光技术基理。
　　后续的三章涉及辐射效应的减缓技术：用于ＣＭＯＳ技术、保护电路不受辐射效应影响的设计加固（ＨＢＤ）方法学，ＦＰＧＡ中的辐射效应和相关的缓和技术，设计加固自动工具的研究和进展。
　　最后三章致力于ＳＥＥ和剂量测试的装置描述、数字架构错误率预计的测试方法学和工具以及一个脉冲激光系统用于研究辐射导致的集成电路单粒子瞬态的可能性。列出了三个案例研究，用于说明这种技术空间和时间分辨率的优点。
　　ＲａｏｕｌＶｅｌａｚｃｏ，ＰａｓｃａｌＦｏｕｉｌｌａｔ，ＲｉｃａｒｄｏＲｅｉｓ

译者序原书前言第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第３章　电子器件的飞行异常２６第４章　多层级故障效应评估６１第５章　模拟和混合信号电路的辐射效应７９第６章　单粒子翻转的脉冲激光测试技术基础１０６第７章　ＡＳＩＣ电路的设计加固方法１２５第８章　可编程电路的错误容差１４０第９章　用于加固设计的自动化工具１５８第１０章　ＳＥＥ和总剂量试验测试设备１７7 第１１章　数字架构的错误率预计：测试方法学和工具２０４第１２章　基于ＳＥＥＭ软件的激光ＳＥＴ测试和分析２２6

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