標(biāo)準(zhǔn)解讀

《GB/T 44181-2024 空間環(huán)境 宇航用半導(dǎo)體器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計方法》這一標(biāo)準(zhǔn)文件，專注于為航天領(lǐng)域中使用的半導(dǎo)體器件提供一種科學(xué)的預(yù)測手段，以評估其在太空特殊環(huán)境下遭遇單粒子翻轉(zhuǎn)（Single Event Upset, SEU）現(xiàn)象的潛在頻率。下面是對該標(biāo)準(zhǔn)核心內(nèi)容的展開說明：

該標(biāo)準(zhǔn)首先明確了適用范圍，即針對設(shè)計用于空間環(huán)境中的半導(dǎo)體器件，包括但不限于集成電路、存儲器等，這些器件在太空中由于高能粒子的撞擊，可能會發(fā)生單個比特錯誤，即單粒子翻轉(zhuǎn)，這是影響航天電子系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵因素之一。

標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容概覽：

  1. 定義與術(shù)語：詳細(xì)界定了與單粒子翻轉(zhuǎn)相關(guān)的專業(yè)術(shù)語，確保了在執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)時的統(tǒng)一理解和溝通基礎(chǔ)。

  2. 空間環(huán)境描述：概述了太空環(huán)境中的輻射特性，包括高能粒子種類（如質(zhì)子、重離子）、輻射通量、能量譜分布等，這些都是導(dǎo)致半導(dǎo)體器件SEU的重要外部因素。

  3. 器件特性要求：規(guī)定了進(jìn)行SEU率預(yù)計時所需考慮的半導(dǎo)體器件特性，如敏感體積、架構(gòu)設(shè)計、抗輻射加固措施等，以及如何獲取和驗證這些數(shù)據(jù)。

  4. 預(yù)測模型與方法：核心部分，介紹了一套或幾套基于理論分析和/或?qū)嶒灁?shù)據(jù)建立的模型，用于量化估算在特定軌道環(huán)境下，半導(dǎo)體器件經(jīng)歷單粒子翻轉(zhuǎn)的概率。這可能涉及蒙特卡洛模擬、統(tǒng)計分析或其他數(shù)學(xué)工具。

  5. 實驗驗證與校準(zhǔn)：提供了對預(yù)測模型進(jìn)行驗證和校正的方法，強(qiáng)調(diào)通過地面模擬實驗或在軌實測數(shù)據(jù)來驗證預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。

  6. 數(shù)據(jù)處理與報告：規(guī)范了數(shù)據(jù)處理流程及預(yù)測結(jié)果的呈現(xiàn)方式，確保不同研究和應(yīng)用單位之間結(jié)果的可比性和一致性。

  7. 不確定性分析：討論了預(yù)測過程中的不確定因素，如環(huán)境模型的不確定性、器件參數(shù)的變異等，并提出了評估和減小這些不確定性的策略。


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  • 2024-07-24 頒布
  • 2024-07-24 實施
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GB/T 44181-2024空間環(huán)境宇航用半導(dǎo)體器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計方法_第1頁
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GB/T 44181-2024空間環(huán)境宇航用半導(dǎo)體器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計方法_第3頁
GB/T 44181-2024空間環(huán)境宇航用半導(dǎo)體器件在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計方法_第4頁
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文檔簡介

ICS

49.020

CCS

V06

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

GB/T44181—2024

空間環(huán)境

宇航用半導(dǎo)體器件在軌

單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計方法

Spaceenvironment—Methodofsingleeventupsetratespredictionofsemiconduct?

ordevicesforspaceapplications

2024-07-24發(fā)布2024-07-24實施

國家市場監(jiān)督管理總局發(fā)布

國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會

GB/T44181—2024

目次

前言

·····································································································

Ⅲ

1

范圍

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1

2

規(guī)范性引用文件

······················································································

1

3

術(shù)語和定義

···························································································

1

4

縮略語

································································································

2

5

原理

··································································································

2

6

流程

··································································································

3

7

空間帶電粒子LET譜和質(zhì)子能譜計算

·······························································

5

7.1

概述

······························································································

5

7.2

空間軌道參數(shù)和屏蔽厚度確定

···································································

5

7.3

空間帶電粒子能譜計算

··········································································

5

7.4

LET譜計算

······················································································

6

8

輻照試驗數(shù)據(jù)處理分析

···············································································

6

8.1

概述

······························································································

6

8.2

輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

·················································································

6

8.3

重離子單粒子事件敏感參數(shù)獲得

································································

6

8.4

質(zhì)子單粒子翻轉(zhuǎn)敏感參數(shù)獲得

···································································

7

9

單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計

····················································································

7

9.1

直接電離單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計

·····································································

7

9.2

質(zhì)子核反應(yīng)在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計

······························································

9

10

其他類型在軌單粒子事件率預(yù)計

····································································

9

11

報告

·································································································

9

Ⅰ

GB/T44181—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)

定起草。

請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。

本文件由中國科學(xué)院提出。

本文件由全國宇航技術(shù)及其應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC425）歸口。

本文件起草單位：中國空間技術(shù)研究院、國防科技大學(xué)、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京微電子技術(shù)研究

所、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心。

本文件主要起草人：孫毅、張洪偉、梅博、莫日根、于慶奎、魏志超、曹爽、唐民、朱恒靜、

黃金英、梁斌、李昌宏、韓建偉、王天琦、馬英起、鄭宏超。

Ⅲ

GB/T44181—2024

空間環(huán)境

宇航用半導(dǎo)體器件在軌

單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計方法

1范圍

本文件描述了開展宇航用半導(dǎo)體器件（以下簡稱“器件”）在軌單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計的方法，包括原

理、流程、空間帶電粒子LET譜和質(zhì)子能譜計算、輻照試驗數(shù)據(jù)處理分析和單粒子翻轉(zhuǎn)率預(yù)計等。

本文件適用于空間自然輻射環(huán)境中的質(zhì)子和重離子引發(fā)器件單粒子翻轉(zhuǎn)率的預(yù)計。單粒子功能中斷

等其他類型單粒子事件率預(yù)計參考使用。本文件不適用于高能電子引發(fā)的單粒子翻轉(zhuǎn)率的預(yù)計。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文

件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用

于本文件。

GB/T32452航天器空間環(huán)境術(shù)語

GB/T41206—2021空間環(huán)境（自然和人工）宇宙線和太陽能量粒子穿入磁層有效垂直地磁

截止剛度的確定方法

GB/T44001空間環(huán)境地磁場參考模型

3術(shù)語和定義

GB/T32452界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。

3.1

線性能量傳輸LinearEnergyTransfer；LET

帶電粒子沿徑跡單位長度沉積的能量。

注：常用單位為兆電子伏平方厘米每毫克（MeV·cm2/mg）。

3.2

LET閾值thresholdLET

器件發(fā)生單粒子事件所需的最小LET值。

3.3

單粒子翻轉(zhuǎn)截面SEUcrosssection

單位粒子注量輻照下發(fā)生單粒子翻轉(zhuǎn)的數(shù)量。

注：σ＝單粒子翻轉(zhuǎn)數(shù)/(注量×cosθ)，其中，σ為單粒子翻轉(zhuǎn)截面，常用單位為平方厘米每器件（cm2/器件），或平

方厘米每位（cm

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