[发明专利]微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法及系统

说明书

本发明涉及一种微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法及系统，以解决如何预计航空电子系统中的微电路在任务空间环境中的大气中子单粒子翻转率的问题。该方法包括：S1、计算微电路发生大气中子单粒子翻转的敏感截面；S2、计算任务应用环境的辐射应力；S3、根据所述敏感截面和所述任务应用环境的辐射应力，计算所述微电路在任务应用环境中的大气中子单粒子翻转率。本发明首先计算得到微电路发生大气中子单粒子翻转的敏感截面，然后结合任务应用环境的辐射应力，得到大气中子单粒子翻转率，进而指导微电路制造商、用户及相关的试验机构预估微电路在任务应用环境中的翻转率，从而为航空电子系统开展针对性防控措施提供基础数据。

技术领域

本发明涉及单粒子翻转技术领域，具体涉及一种微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法及系统。

背景技术

航空电子系统在飞行高度为3000～20000米的自然空间环境中会遭遇大气中子，这些大气中子的能量范围为0.025eV～1000MeV，大约每小时每平方厘米300～18000个，其穿透力强，金属材料几乎没有阻挡作用，因此大气中子会穿透机舱蒙皮，打在航空电子系统的核心关键指令控制单元或关键数据存储单元上，进而可能在器件级产生单粒子效应软错误、固定错误或硬错误，在设备级产生单粒子效应软失效、固定失效或硬失效，在系统级产生单粒子效应软故障、固定故障或硬故障，从而引起航空电子系统死机、复位、重启、数据丢失、命令丢失等安全性危害，会造成安全等级降低、可靠性降低，还会影响设备的维修性与可用性。

当宇宙空间中单个高能粒子入射半导体器件时产生大量的电子空穴对，而这些电子空穴对能够被半导体器件中敏感的反偏PN结所收集，从而使电路逻辑状态发生翻转、存储数据发生随即改变或者造成电子器件的本身永久性损伤，这种现象称为单粒子效应(Single event effect，简称SEE)。而这种由大气中子引发单粒子效应的主要根源在于航空电子系统的微电路，即只有微电路发生错误，才有可能传递至设备，引发设备的失效，进而才有可能传递至系统，引发系统的故障。

因此需要一种预计微电路在真实的任务空间环境下的大气中子单粒子翻转率的方法，进而为航空电子系统的针对性防控措施提供基础数据。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是如何预计航空电子系统中的微电路在任务空间环境中的大气中子单粒子翻转率。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法及系统。

第一方面，该方法包括：

S1、计算微电路发生大气中子单粒子翻转的敏感截面；

S2、计算任务应用环境的辐射应力；

S3、根据所述敏感截面和所述任务应用环境的辐射应力，计算所述微电路在任务应用环境中的大气中子单粒子翻转率。

进一步地，所述步骤S1包括：

S11、采集大气中子单粒子效应地面模拟试验中的试验数据，该试验数据包括在所述试验中中子源的累积注量、所述微电路发生单粒子翻转的数量及所述微电路的使用比特位数；

S12、根据所述中子源的累积注量、所述微电路发生单粒子翻转的数量及所述使用比特位数，计算所述敏感截面。

进一步地，所述步骤S12采用下式计算所述敏感截面：

其中，σ为所述敏感截面，N为所述微电路发生单粒子翻转的数量，F为所述中子源的累积注量，N_s为所述使用比特位数，A_σ为敏感截面修正因子。

进一步地，所述步骤S2包括：

S21、确定导致所述微电路发生单粒子翻转的大气中子的阈值能量；