赵兴，栗伟珉，程向丽，王曦煜，李昂阳

（1.中国运载火箭技术研究院，北京，100076；2.北京精密机电控制设备研究所，北京，100076）

0 引言

宇宙空间环境存在多种高能带电粒子，由太阳风暴等辐射源[1]产生，这些粒子入射到人造航天器电子系统中的半导体器件后，经常会在器件内部造成各种电离辐射效应，并会产生电子-空穴对。这些电荷被器件敏感区收集，会造成逻辑器件状态的改变或损坏[2]，从而严重地影响航天器的可靠性和寿命，这些故障就是单粒子效应(Single Event Effect)。

在空间辐射环境中，集成电路的抗单粒子能力会随着工艺尺寸的缩小不断下降，而其他的电离辐射效应[3-6]，与工艺尺寸并不构成这样的矛盾，因此单粒子效应就成为航天器在轨运行中的一个主要的可靠性问题。基于此，本文对单粒子效应的基本故障类型、机理以及现状进行了究。

1 基本故障类型机理

■1.1 单粒子效应分类

单粒子效应分类如表1所示。单粒子烧毁（Single Event Burn out）和单粒子栅击穿(Single Event Gate Rupture)造成的危害性极大，会使被粒子辐射的器件造成永久性损坏，这两种主要发生在大功率或者高电压器件当中。单粒子翻转(Single Event Upset)、单粒子闭锁(Single Event Latchup)、单粒子瞬态脉冲(Single Event Transient)和单粒子功能中断(Single Event Functional Interrupt)，不会使器件本身发生损坏，但会造成有效存储信息的暂时性翻转或者扰动，是可逆的，能够通过掉电复位恢复的。几种效应形式特点如下：

表1 单粒子效应类型分类

（1）单粒子翻转主要发生在SRAM、DRAM等存储阵列中；

（2）单粒子闭锁主要发生在CMOS器件中；

（3）单粒子瞬态脉冲引起的暂时性翻转及扰动在锁相环等模拟电路中引起的问题较很常见，而在数字电路中发生时，单粒子瞬态脉冲就转化成了单粒子翻转；……