1 北京微电子技术研究所北京 100076
2 中国航天科技集团有限公司抗辐射集成电路技术实验室 北京 100076）3（中国原子能科学研究院核物理所北京 102413
3 Institute of Nuclear Physics, China Institute of Atomic Energy, Beijing 102413, China
航天集成电路是空间电子系统的核心部件，抗辐射加固技术是保障航天集成电路在空间环境可靠工作的核心技术。随着电路特征尺寸缩小至纳米尺度，单粒子效应逐渐成为制约航天集成电路抗辐射能力的最主要因素。北京微电子技术研究所团队以设计加固方式作为航天集成电路抗辐射研制技术路线，基于在重离子加速器上获取的大量单粒子试验数据，提出新工艺新器件的单粒子效应试验评估新方法，开展测试分析技术和辐射效应规律研究，为加固技术研究提供准确基础信息，检验设计加固技术有效性，揭示单粒子辐射损伤机制，为优化加固提供指导，最终形成高可靠、长寿命航天集成电路产品提供了关键支撑。
航天集成电路 单粒子效应 抗辐射设计加固 辐射试验 Aerospace integrated circuit Single-event effect Radiation hardened by design Radiation test
1 电子科技大学 电子科学与工程学院, 成都 610054
2 重庆吉芯科技有限公司, 重庆401332
3 中国科学院 兰州近代物理研究所, 兰州 730099
4 北京原子能研究院, 北京 102413
设计并实现了一种抗辐射低功耗流水线型8位ADC。对流水线型结构的分辨率影响进行分析, 确定了最优的级间分辨率和流水线结构。采用多种电路的结构设计, 降低了电路功耗。为达到抗辐射指标, 对电路进行了抗辐射加固设计。测试结果表明, 在3 V电源电压、100 MHz时钟输入频率、701 MHz模拟输入频率的条件下, 该ADC的SFDR为596 dBc, 稳态总剂量能力为 2 500 Gy(Si), 单粒子闩锁阈值为75 MeV·cm2/mg, 功耗为69 mW。该ADC采用0.35 μm CMOS工艺制作, 面积为0.75 mm2。该ADC适用于空间环境的通信系统。
模数转换器 流水线 低功耗 抗辐射 ADC pipelined low power radiation hardened
1 中国电子科技集团公司 第二十六研究所, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
辐射效应已成为影响集成电路(IC)在宇宙空间可靠应用的主要因素。文章对IC抗辐射加固技术的研究进展进行了综述。首先, 简介了抗辐射加固技术。然后, 综述了抗辐射加固技术国外发展动态, 介绍了美国在抗辐射加固技术方面的管理方式、技术路线、进展及典型应用。最后介绍了国内相关技术的进展, 指出研究美国抗辐射加固技术的发展动态可促进国内抗辐射加固技术的发展。该综述对国内抗辐射加固技术的实际应用及推广具有一定借鉴意义。
抗辐射加固 集成电路 航天电子 高性能空间飞行计算 radiation hardened integrated circuit aerospace electronics HPSC
中国电子科技集团公团 第五十八研究所, 江苏 无锡 214035
仿真研究了300 V抗辐射功率VDMOS器件在不同缓冲层浓度、不同LET值下单粒子烧毁(SEB)效应的温度特性。结果表明, SEB的温度特性与LET值相关, LET值较小时(0.1 pC/μm), SEB电压呈正温度系数特性; LET值较大时(1 pC/μm), SEB电压呈负温度系数特性。重点分析了1 pC/μm LET时离化强度大的条件下SEB电压的碰撞电离分布和晶格温度分布, 分析发现, 功率VDMOS颈区JFET/P阱的pn结是SEB效应薄弱点, 这得到了实验结果的验证。本模型计算的结果表明, 当LET值大、器件工作温度高时, 功率VDMOS器件的单粒子烧毁风险最大。该项研究结果为抗辐射加固功率VDMOS器件的应用提供技术参考。
功率VDMOS 单粒子烧毁 温度特性 抗辐射加固 power VDMOS SEB temperature dependent behavior radiation hardened
1 中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230088
2 孔径阵列与空间探测安徽省重点实验室，安徽合肥 230088
针对静态随机存取存储器 (SRAM)型现场可编程门阵列(FPGA)在星载波控单元应用中存在单粒子翻转效应的问题，提出一种基于自主刷新控制电路的抗辐照加固星载波控单元设计方案。该方案构建了以国产芯片 BSV2CQRH为主的控制电路，对 FPGA控制器XQR2V3000内部配置位定时刷新，采用低电压差分信号 (LVDS)通信方式控制抗辐照 LVDS接口芯片，完成与前级波控管理平台波控码的收发，同时控制晶体管 –晶体管逻辑门 (TTL)驱动器以同步串行方式完成 10路移相器内部波控码的更新。测试结果表明，3.125 MHz串行时钟频率下布相时间小于50 μs，采样脉冲下降沿均位于数据码元的 1/2长度处，数据保持时间满足采样要求，实现了设计目标。
抗辐照加固 波控单元 刷新控制 BSV2CQRH芯片 anti-radiation hardened beam -steering unit scrubbing control BSV2CQRH chip 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(3): 541
1 中国电子科技集团公司第 24研究所, 重庆 400060
2 电子科技大学微电子与固体电子学院, 四川成都 610054
RS485通信协议要求: RS485驱动器输出短路至-7~12 V时, 短路电流应小于 250 mA。常规短路保护电路采用高压 MOS实现, 由于高压 MOS栅极氧化层厚度很大, 无法满足抗总剂量辐射加固的要求。提出了一种新型的驱动器输出短路保护电路, 该电路利用 5 V低压MOS管实现, 通过合理设计线路、版图, 实现了良好的短路保护效果和抗总剂量辐射能力。电路采用 0.8 μm SOI CMOS工艺设计实现, 常规及辐照测试结果证明了设计的正确性。
RS485驱动器 总剂量辐射效应 抗辐射加固 RS485 driver total-dose radiation effect radiation hardened 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(3): 496
研究了基于0.5 μm 互补金属氧化物半导体(CMOS)工艺的动态阈值MOS(DTMOS)晶体管的电流-电压特性曲线。与常规CMOS 工艺PNP 晶体管特性对比，得到了带隙电压基准电路设计准则；采用DTMOS 和抗辐射设计加固技术，完成了抗辐射加固CMOS 基准设计。辐照试验结果表明，设计的抗辐射加固CMOS 基准的抗总剂量能力达到了300 krad(Si)。
辐射加固 设计加固 带隙基准 动态阈值MOS 管 radiation hardened Radiation Hardening By Design bandgap reference Dynamic Threshold MOS 太赫兹科学与电子信息学报
2017, 15(1): 125
功率金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)空间使用时易遭受重离子轰击产生单粒子效应(单粒子烧毁和单粒子栅穿)。本文对国产新型中、高压(额定电压250 V,500 V)抗辐照功率MOSFET 的单粒子辐射效应进行了研究，并采取了有针对性的加固措施，使器件的抗单粒子能力显著提升。结果表明：对250 V KW2 型功率MOSFET 器件进行Bi 粒子辐照，在栅压等于0 V 时，安全工作的漏极电压达到250 V；对500 V KW5 型功率MOSFET 器件进行Xe 粒子辐照，在栅压等于0 V 时，安全工作的漏极电压达到400 V，并且当栅压为-15 V 时，安全工作的漏极电压也达到400 V，说明国产中、高压功率MOSFET 器件有较好的抗单粒子能力。
功率金属-氧化物半导体场效应晶体管 单粒子效应 抗辐射加固 power Metal Oxide Semiconductor Field Effect Trans single event effects radiation hardened 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(1): 143
为了改善光学镜头表面的耐污染性, 选取新型抗油污含氟有机材料、氧化铟锡导电薄膜材料、TiAl合金以及SiO2做为中、高、低折射率镀膜材料.借助TFCalc软件进行膜系设计, 采用离子源辅助沉积的方法, 通过电子束真空镀膜设备进行制备.对比实验发现, 不同的真空度环境以及不同的膜层厚度, 对于薄膜的防油污性能的影响有所差异.通过对防油污性能的测试, 不断优化沉积工艺参量, 获得了在350~700 nm波段平均理论反射率小于1%的宽带减反射膜.该薄膜具有憎水憎油抗污染能力, 牢固度好, 抗辐射能力强, 可应用于**、医疗、民用等各个领域.
光学薄膜 防油污 宽带减反膜 离子源辅助沉积 抗辐射 Thin films Anti-oil Broadband Ion beam assisted deposition Radiation hardened
设计了一款采用 CMOS工艺的短波 320×256抗辐射加固读出电路, 分析了 CMOS工艺抗辐射的特点, 重点介绍了模拟通路、偏压产生电路和数字电路的加固设计方法, 采用了双环保护结构、对 NMOS管使用环形栅和冗余设计等措施。该设计电路经过流片, 测试结果表明该抗辐射加固设计方法有效可行。
读出电路 抗辐射加固 CMOS CMOS ROIC radiation hardened
