微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及单粒子翻转技术领域，具体设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】
[0002] 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， 运些大气中子的能量范围为0. 〇25eV~lOOOMeV，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 统的核屯、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。
[0003] 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，而运些电 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，运种现象称为单粒子效应 (Single event effect,简称SE巧。而运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。
[0004] 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】
阳〇化]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。
[0006] 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。
[0007] 第一方面，该方法包括：
[0008] S1、计算微电路发生大气中子单粒子翻转的敏感截面；
[0009] S2、计算任务应用环境的福射应力；
[0010] S3、根据所述敏感截面和所述任务应用环境的福射应力，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。
[0011] 进一步地，所述步骤Sl包括：
[0012] Sl 1、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；
[0013] 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。
[0014] 进一步地，所述步骤S12采用下式计算所述敏感截面：
[0015]
[0016] 其中，O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，成为所述使用比特位数，A。为敏感截面修正因子。
[0017] 进一步地，所述步骤S2包括：
[0018] S21、确定导致所述微电路发生单粒子翻转的大气中子的阔值能量；
[0019] S22、确定所述微电路所在任务应用环境的高度、截止刚度和太阳活动状态；
[0020] S23、根据所述阔值能量及所述任务应用环境的高度、截止刚度和太阳活动状态， 计算所述任务应用环境的福射应力。
[0021] 进一步地，所述步骤S23采用下式计算所述福射应力：
[0022] f = 6000 X Ae X Axy X Az X Ac
[0023] 其中，f为所述福射应力，Ae为在标准空间环境中所述阔值能量W上的大气中子的 注量率与6000之间的比值，Axy为在标准空间环境的高度、任务应用环境的截止刚度及太阳 处于平静期时的大气中子注量率与6000的比值，Az为在标准空间环境的截止刚度、任务应 用环境的高度及太阳处于平静期时的大气中子注量率与6000的比值，Ac为在标准空间环境 的高度、标准空间环境的截止刚度及太阳处于任务应用环境的太阳活动状态时的大气中子 注量率与6000的比值。
[0024] 进一步地，所述步骤S3采用下式计算所述大气中子单粒子翻转率： 阳0巧] 入=fX O XA人
[00%] 其中，A为所述大气中子单粒子翻转率，f为所述任务应用环境的福射应力，O为 所述敏感截面，为翻转率修正因子。
[0027] 第二方面，该系统包括：
[0028] 第一计算模块，用于计算微电路发生大气中子单粒子翻转的敏感截面；
[0029] 第二计算模块，用于计算任务应用环境的福射应力；
[0030] 第=计算模块，用于根据所述敏感截面和所述任务应用环境的福射应力，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。
[0031] 进一步地，所述第一计算模块包括：
[0032] 数据采集单元，用于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；
[0033] 第一计算单元，用于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。
[0034] 进一步地，所述第二计算模块包括：
[0035] 第一确定单元，用于确定导致所述微电路发生单粒子翻转的大气中子的阔值能 量；
[0036] 第二确定单元，用于确定所述微电路所在任务应用环境的高度、截止刚度和太阳 活动状态；
[0037] 第二计算单元，用于根据所述阔值能量及所述任务应用环境的高度、截止刚度和 太阳活动状态，计算所述任务应用环境的福射应力。
[0038] 进一步地，所述第=计算模块通过下式计算所述大气中子单粒子翻转率：
[0039] 入=fX O XA人
[0040] 其中，A为所述大气中子单粒子翻转率，f为所述任务应用环境的福射应力，O为 所述敏感截面，为翻转率修正因子。
[0041] 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 应用环境的福射应力，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。
【附图说明】
[0042] 通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征信息和优点，附图是示意性的而不 应理解为对本发明进行任何限制，在附图中：
[0043] 图1示出了根据本发明微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法一实施例的流 程示意图；
[0044] 图2示出了根据本发明微电路大气中子单粒子翻转率的确定方法另一实施例的 流程示意图；
[0045] 图3示出了大气中子单粒子效应地面模拟试验的流程示意图；
[0046] 图4示出了根据本发明微电路大气中子单粒子翻转率的确定系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0047] 为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实 施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施 例及实施例中的特征可W相互组合。
[0048] 在下面的描述中阐述了很多具体细节W便于充分理解本发明，但是，本发明还可 W采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开 的具体实施例的限制。
[0049] 在介绍本发明的技术方案之前，首先对可能设及到的一些技术名词进行解释或说 明：
[0050] (1)微电路，是指航空电子系统中具有存储结构