[发明专利]电子器件大气中子单粒子效应预测方法及装置

说明书

本发明涉及一种电子器件大气中子单粒子效应预测方法及装置，只需建立待检测电子器件的三维模型，通过将大气中子入射至待检测电子器件的三维模型进行单粒子效应仿真实验即可获取到核反应产物在灵敏区的沉积能量，根据灵敏区的沉积能量获取核反应产物效应数量，根据核反应产物效应数量以及参考单位时间获取预测结果，整个单粒子效应检测过程无需使用实测实验，即无需花费大量时间进行实测实验可实现检测，提高检测效率，且无需利用大气中子地面加速实验装置即可实现单粒子效应检测，即无需花费大量成本即可实现检测，成本低。

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及一种电子器件大气中子单粒子效应预测方法及装置。

背景技术

大气中存在由大量的辐射粒子组成的复杂辐射环境，这些辐射粒子主要由空间中存在的银河宇宙射线和太阳抛射的太阳宇宙射线进入地球的中性大气，并与中性大气中的氮和氧发生交互作用而形成，主要包括中子、质子、电子、γ射线、π介子以及μ介子等。

由于中子不带电、穿透能力极强且大气中含量高，中子入射航空电子系统、地面大型电子器件如超级计算机、基站、汽车电子以及服务器等引起的单粒子效应成为威胁其安全工作的关键潜在因素，也就是说，大气中子辐射至这些电子器件，可能会导致这些电子器件发生错误，即出现单子粒子效应，单粒子效应是指具有一定能量的单个粒子(包括重离子、质子、中子等)在半导体器件中产生的效应，包括单粒子翻转、多位翻转、单粒子锁定、单粒子硬错误、单粒子功能中断、单粒子烧毁、单粒子栅穿以及单粒子瞬态脉冲等，也就是中子入射至半导体器件后半导体器件产生了错误，单粒子效应可导致电器器件工作状态异常，严重时可导致电器器件烧毁造成不安全后果，从而需要对电子器件进行大气中子辐射环境的探测和单粒子效应研究。

然而，现有的大气中子单粒子效应检测的方法包括实验和地面加速实验，实验是最直接的方法，但耗时长、效率低，地面加速实验效率较高，但要求有对应的加速实验装置，此类装置成本高。

发明内容

基于此，有必要针对现有单粒子效应检测过程中效率和成本不能同时保证的问题，有必要提供一种既效率高又能减少成本的电子器件大气中子单粒子效应预测方法及装置。

一种电子器件大气中子单粒子效应预测方法，包括以下步骤：

获取待检测电子器件所处环境的大气中子谱以及所述大气中子谱的参考单位时间；

建立所述待检测电子器件的三维模型，其中，所述待检测电子器件的三维模型中包括灵敏区以及所述灵敏区的临界电荷；

根据所述大气中子谱对应的大气中子对所述待检测器件的三维模型进行仿真实验，获取所述大气中子入射至所述待检测电子器件的三维模型，在所述待检测电子器件的三维模型中产生的核反应产物以及所述核反应产物在所述灵敏区中的沉积能量；

根据所述沉积能量以及所述灵敏区的临界电荷，获取所述核反应产物中所述沉积能量大于所述临界电荷的核反应产物效应数量，其中，单个所述核反应产物在所述灵敏区中的沉积能量大于所述临界电荷对应一次单粒子效应；

根据所述参考时间单位以及所述核反应产物效应数量，获取每所述参考单位时间内所述待检测电子器件发生单粒子效应的次数，并将每所述参考单位时间内所述待检测电子器件发生单粒子效应的次数作为所述待检测电子器件单粒子效应的预测结果；

根据所述预测结果，确定所述待检测电子器件的安全等级。

本发明还提供一种电子器件大气中子单粒子效应预测装置，包括：

获取模块，用于获取待检测电子器件所处环境的大气中子谱以及所述大气中子谱的参考单位时间；

模型建立模块，用于建立所述待检测电子器件的三维模型，其中，所述待检测电子器件的三维模型中包括灵敏区以及所述灵敏区的临界电荷；