嵌入式系统中的辐射效应PDF电子书下载

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

2.5 概述 23

致谢 23

参考文献 23

第3章 电子器件的飞行异常 26

3.1 引言 26

3.2 辐射效应综述 27

3.2.1 空间环境 27

3.2.2 元器件中的主要效应类型 27

3.3 飞行异常和空间环境 29

3.3.1 数据来源 29

3.3.2 统计对比 30

3.3.3 空间天气事件效应的一个重要例子 32

3.4 累积效应 34

3.4.1 人工辐射带 35

3.4.2 HIPPARCOS 36

3.4.3 木星上的伽利略探测器 36

3.4.4 超敏感系统 41

3.5 单粒子效应 42

3.5.1 银河宇宙射线 42

3.5.2 太阳粒子（质子，离子） 45

3.5.3 俘获带质子 47

3.6 传感器的特有事件 50

3.6.1 瞬态信号 50

3.6.2 永久或半永久损伤 55

3.7 专用仪器和试验 57

3.7.1 空间环境监视器 57

3.7.2 技术试验 58

参考文献 59

第4章 多层级故障效应评估 61

4.1 前言 61

4.2 FARM模型 63

4.2.1 故障注入的要求 64

4.2.2 侵扰性 64

4.2.3 速度 64

4.2.4 单次故障注入试验的加速 65

4.2.5 故障清单的产生 65

4.2.6 成本 65

4.3 假设 65

4.4 晶体管级的故障注入 67

4.4.1 产生软错误的粒子 67

4.4.2 硅器件中单粒子瞬态的模拟仿真 67

4.4.3 物理级的2D／3D器件仿真 68

4.4.4 电学级的瞬态故障注入仿真 69

4.5 门电路级和寄存器传输级的故障注入 71

4.5.1 无故障运行 72

4.5.2 静态故障分析 72

4.5.3 动态故障分析 73

4.6 系统级故障注入 74

4.6.1 故障模型 74

4.6.2 故障检测支持 75

4.6.3 故障注入执行加速 75

4.7 结论 76

参考文献 76

第5章 模拟和混合信号电路的辐射效应 79

5.1 简介 79

5.2 模拟测试 81

5.3 案例一：SRAM型FPAA 84

5.3.1 SRAM型FPAA的SEU效应 85

5.3.2 故障注入试验 86

5.3.3 试验结果 88

5.4 案例二：∑-△A-D转换器 90

5.4.1 ∑-ΔA-D调制器 91

5.4.2 ∑-△A-D转换器的MATLAB模型 91

5.4.3 ∑-△转换器的辐射效应 96

5.5 用于缓解SEU与SET效应的模拟自检验设计 99

5.6 总结 103

参考文献 104

第6章 单粒子翻转的脉冲激光测试技术基础 106

6.1 简介 106

6.2 激光测试技术的基本原理 107

6.2.1 激光测试技术分类 107

6.2.2 激光激发率模型 108

6.2.3 激光激发率与重离子的比较 109

6.3 用于IC测试的脉冲激光系统 111

6.3.1 激光试验的基本原理 111

6.3.2 试验装置 111

6.3.3 自动化 113

6.3.4 其他系统 113

6.4 激光系统应用 114

6.4.1 脉冲激光SEU截面 114

6.4.2 商用SRAM的激光试验 116

6.4.3 基于双光子吸收产生载流子的激光单粒子效应 120

6.5 结论 122

参考文献 122

第7章 ASIC电路的设计加固方法 125

7.1 简介 125

7.2 总剂量效应的加固 126

7.2.1 抗辐射版图技术应用的困难 128

7.2.2 最新CMOS工艺的趋势 131

7.3 针对单粒子效应的加固 132

7.3.1 单粒子效应的加固 132

7.3.2 针对单粒子锁定（SEL）的加固 136

7.4 结论 137

参考文献 137

第8章 可编程电路的错误容差 140

8.1 简介 140

8.2 基于SRAM型FPGA的辐射效应 142

8.2.1 故障注入机理 145

8.3 基于SRAM型FPGA架构减轻SET和SEU效应的技术 146

8.4 采用TMR方法的SRAM型FPGA的高层次SEU减轻技术 149

8.4.1 提高TMR可靠性的解决方案 150

8.4.2 基于布局布线的解决方案 151

8.4.3 基于表决电路调整的解决方案 151

8.4.4 减少开销TMR解决方案 152

参考文献 155

第9章 用于加固设计的自动化工具 158

9.1 简介 158

9.2 用于RTL级别的自动化加固设计 159

9.3 硬件冗余的自动化插入 162

9.3.1 目标选择和重复 162

9.3.2 分辨函数 163

9.3.3 案例 163

9.4 信息冗余的自动插入 168

9.4.1 案例 169

9.5 误差恢复行为 175

9.6 总结 176

参考文献 176

第10章 SEE和总剂量试验测试设备 177

10.1 简介 177

10.2 器件的辐射效应 177

10.2.1 关键参数 178

10.2.2 所需各种参数的简要提示 179

10.2.3 TID 180

10.2.4 SEE 180

10.2.5 DDD 182

10.3 标准和规范 182

10.3.1 TID 182

10.3.2 SEE 183

10.3.3 DDD 184

10.4 试验设备和应用领域 185

10.4.1 TID 185

10.4.2 SEE 187

10.4.3 直流加速器 187

10.4.4 线性加速器 189

10.4.5 环形加速器 189

10.4.6 欧洲用于器件试验的多种设备 191

10.4.7 准单能射线发生器 195

10.4.8 高束流试验线 196

10.4.9 剂量计 197

10.4.10 补偿工具（激光器、Cf252、Am 241、μ射线） 199

10.4.11 微束 200

致谢 201

参考文献 201

第11章 数字架构的错误率预计：测试方法学和工具 204

11.1 引言 204

11.2 地面辐射测试的要求和目标 205

11.2.1 静态和动态SEU测试策略 207

11.2.2 错误类型和指导方针 209

11.2.3 硬件设备 212

11.3 数字架构的错误率估计 214

11.3.1 总体方法学 214

11.3.2 一个基于硬件的类SEU故障注入策略 215

11.4 结合地面辐射测试和错误注入：一个例子 219

11.4.1 目标处理器：8051微控制器 219

11.4.2 错误注入结果和错误率预计 221

11.4.3 地面辐射测试结果 222

11.5 更复杂架构的处理 224

参考文献 225

第12章 基于SEEM软件的激光SET测试和分析 226

12.1 简介 226

12.2 激光诱发SET 227

12.2.1 模拟器件激光测试 227

12.2.2 混合信号器件激光试验 228

12.3 利用激光试验和SEEM软件进行SET分析 229

12.4 结论 233

参考文献 233