(高清版)GB∕T 44181-2024 空间环境 宇航用半导体器件在轨单粒子翻转率预计方法

空间环境宇航用半导体器件在轨单粒子翻转率预计方法2024-07-24发布2024-07-24实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I 1 13术语和定义 14缩略语 25原理 26流程 37空间带电粒子LET谱和质子能谱计算 57.1概述 57.2空间轨道参数和屏蔽厚度确定 5 68辐照试验数据处理分析 6 6 6 8.4质子单粒子翻转敏感参数获得 79单粒子翻转率预计 7 7 9 9 9Ⅲ本文件起草单位：中国空间技术研究院、国防科技大学、哈尔滨工业大学、北京微电子技术研究本文件主要起草人：孙毅、张洪伟、梅博、莫日根、于庆奎、魏志超、曹爽、唐民、朱恒静、1空间环境宇航用半导体器件在轨本文件描述了开展宇航用半导体器件(以下简称“器件”)在轨单粒子翻转率预计的方法，包括原GB/T41206—2021空间环境(自然和人工)宇宙线和太阳能量粒子穿入磁层有效垂直地磁23.63.73.83.9IRPP:积分平行六面体(IntegratedRectRPP:平行六面体(RectangularParallelepiped)根据空间辐射环境和器件单粒子试验数据，计算在轨粒子入射器件通过直接电离和/或者质子核反a)通过器件的地面加速器单粒子试验数据(通常表现为不同LET值辐射粒子下的单粒子翻转截面数据),获得器件单粒子敏感体积和临界电荷等表征器件单粒子敏感特性的参数。3b)进行在轨单粒子翻转率预计，应包括两种机制：重离子直接电离引起单粒子翻转、质子核反应c)器件总的在轨单粒子翻转率为重离子直接电离引发单粒子翻转率与质子核反应引发单粒子翻转4否是否RPP模型预计图2器件在轨单粒子翻转率预计流程5根据任务输入，确定待预计器件所在宇航飞行任务的轨道参数，至少包含任务轨道的高度(包括远地点高度和近地点高度)、轨道倾角。b)需要时，可根据被预计器件在航天器中的位置，对机箱外壳、器件封装等结构的屏蔽厚度进行a)如无特别规定，选用范艾伦捕获带质子环境模型计算程序(AP-8)进行地球辐射带质子能谱计6c)对于任务阶段跨越太阳活动高年和低年，或尚未确认任务周期的情况，如无其他规定，选用8.2.2用于进行曲线参数拟合的单粒子翻转截面试验数据，其LET值或质a)对于未采用翻转加固设计的存储单元，绘制每存储位的单粒子翻b)对于采用翻转加固设计的存储单元，绘制每器件的单粒子翻转截面[单位一般为平方厘米每器σ(x)=σs(1-e-[k(x-xh)]⁴)…………….( 7LET(MeV·cm²/mg)式中：敏感体厚度(h)根据器件实际有源区厚度及对电荷沉积的收集区域确定。若无法确定准确数据，一若无其他规定，采用Weibull分布函数，对器件地面质子单粒子试验获得的不同质子能量下的单粒公式(1),在用于质子单粒子翻转截面曲线拟合时，x代表质子能量[单位为兆电子伏(MeV)],xn代表质子单粒子翻转能量阈值[单位为兆电子伏(MeV)]。根据空间粒子LET谱和单粒子翻转敏感参数预计重离子直接电离8GB/T44181—20249.1.2直接电离在轨单粒子翻转率预计模型的选择根据重离子单粒子辐照数据的情况进行直接电离在轨单粒子翻转率预计模型的选择，方法如下。a)根据重离子单粒子辐照数据，采用Weibull分布函数拟合获得单粒子事件敏感参数的器件，采用IRPP预计模型进行在轨单粒子翻转率预计。IRPP预计模型见公式(3):——IRPP模型获得的直接电离单粒子翻转率，单位为次每位天[次/(bited)]或ASD 器件单粒子敏感体积SV的表面积「A=2×(l×w+l×h+w×h)7.单位为平方厘米(cm²); 等于l×w,单位为平方厘米(cm²); 直接申离单粒子事件截面与LET的Weibull关系，单位为平方厘米每位——敏感体厚度，单位为厘米(cm); 带电粒子在敏感体中的路径长度，单位为厘米(cm)XiXMINXMAX (MeV·cm²/mg); 所有宇宙射线粒子可能有的最大LET值，单位为兆申子伏平方厘米每毫克b)根据重离子单粒子辐照数据，采用经验方法获得单粒子事件敏感参数的器件，选用RPP预计模型进行在轨单粒子翻转率预计，RPP预计模型见公式(4):AxD——RPP模型获得的直接电离单粒子翻转率，单位为次每位天[次/(bitod)]或次每器件天[次/(器件d)];×h)7.单位为平器件单粒子敏感体积SV的表面积「A=2×(l×w+l×h+w方厘米(cm×h)7.单位为平空间带电粒子积分LET谱：D——带电粒子在9.1.3预计模型输入参数的确定9若无其他规定，采用公式(5)进行在轨单粒子翻转率预计。需要时，若无其他规定