Что такое сечение насыщения сбоев

Основные параметры чувствительности полупроводниковых приборов и микросхем к одиночным событиям

Каждый из перечисленных выше видов ОС характеризуется следующими параметрами [4, 5, 12, 82, 88, 103–105].

. (5.1)

· Пороговая энергия Е₀, МэВ, — минимальная энергия частиц, при которой наблюдаются ОС.

· Пороговый заряд Q₀, пКл — минимальная величина заряда, генерированного частицей в чувствительном объеме ИС, необходимая для возникновения ОС.

· Пороговые линейные потери энергии (ЛПЭ) иона в веществе (L₀), МэВ×см 2 /мг, — минимальные ЛПЭ иона, при которых наблюдается ОС.

· Вероятность возникновения ОС Р — вероятность возникновения хотя бы одного события при заданном флюенсе ОЗЧ.

Для описания одиночных событий принципиальной является статистическая природа взаимодействия излучения с веществом в микрообъемах элементов. Поэтому одиночные события относятся к микродозиметрическим эффектам и для их анализа применяется теория микродозиметрии.

Для оценки вероятности возникновения ОС обычно находится величина сечения s, определяемая как количество событий N, отнесенное к интегральному потоку быстрых частиц Ф (см. формулу (5.1)). Для ИС с регулярной логикой, например ИС памяти, часто используется сечение ОС s_бит, приходящееся на один бит:

,

где N_бит — информационная емкость ИС памяти (общее количество запоминающих ячеек).

При воздействии на ИС излучения космического пространства ОС, главным образом, возникают вследствие взаимодействия ИС с высокоэнергетическими протонами и тяжелыми заряженными частицами (ТЗЧ) (для авиации также важным фактором, определяющим
частоту возникновения ОС, является воздействие высокоэнергетических нейтронов)
[4, 5, 82, 88]. Для оценки частоты возникновения ОС при воздействии ОЗЧ КП с заданными энергетическими спектрами необходимо знать зависимость сечения ОС от ЛПЭ ТЗЧ или от энергии протонов. Для ТЗЧ зависимость сечения сбоев от ЛПЭ s(L) в области значений ЛПЭ, превышающих пороговые ЛПЭ L₀, как правило, аппроксимируется функцией Вейбулла [4, 5, 82, 88, 103–105]

(5.2)

Характерный вид зависимости s(L) показан на рис. 5.6.

Рис. 5.6. Характерный вид зависимости сечения ОС от линейных потерь энергии тяжелых заряженных частиц

Параметр L₀ зависимости (5.2) представляет собой пороговые ЛПЭ частиц, приводящих к возникновению ОС. Параметр s₀ является значением сечения ОС, к которому стремится зависимость s(L) при L ® ¥, и носит название «сечения насыщения». Данные параметры (L₀ и s₀) являются основными параметрами чувствительности ЭРИ к ОС, и обычно определение значений данных параметров является непосредственной задачей экспериментов, проводимых при испытаниях ЭРИ на стойкость к эффектам ОС при воздействии ТЗЧ.

Параметры W и S определяют форму кривой s(L) (насколько резко данная кривая выходит на насыщение). Для большинства БИС запоминающих устройств хорошее согласие между экспериментальными данными и результатами аппроксимации зависимости s(L) формулой (2) достигается при

Данные приближения для величин S и W рекомендованы руководящим документом [103], выпущенным министерством обороны. В этом же руководящем документе указывается, что приближением для параметра W, подходящим для более широкого круга БИС (не только БИС запоминающих устройств), является аппроксимационная формула

Следует отметить, что обычно при использовании формулы (5.4) получаются меньшие значения W, чем при использовании последней аппроксимации. В результате зависимость s(L) получается более резкой (выходит на насыщение при меньших значениях L), и оценка частоты возникновения ОС при заданных характеристиках внешних воздействующих факторов получается более консервативной (т.е. несколько занижается стойкость БИС к эффектам ОС при воздействии ТЗЧ).

Рис. 5.7. Характерный вид зависимости сечения одиночных событий от энергии протонов

Зависимость сечения сбоев от энергии протонов s(Е_р) в области энергий протонов, превышающих пороговую энергию протонов Е_р0, обычно аппроксимируется формулой Бендела [4, 5, 82, 88, 103–105]

(5.5)

где s_р0, E_p0 — параметры аппроксимации; Е_р — энергия протонов.

Характерный вид зависимости s(E_p) показан на рис. 5.7.

Параметры Е_р0 и s_р0 в (5.5) представляют собой пороговую энергию протонов и сечение насыщения соответственно.

Следует отметить, что зависимость s(Е_р) обычно имеет более резкий вид по сравнению с зависимостью s(L) (т.е. вид кривой в большей степени приближен к ступенчатому: начальный участок более резкий и насыщение зависимости проявляется более ярко).

При воздействии ТЗЧ частота ОС рассчитывается по формуле

, (5.6)

По известным зависимостям s(L) и s(Е_р) можно рассчитать частоту возникновения ОС в БИС в реальных условиях КП при воздействии ТЗЧ с заданным дифференциальным спектром ЛПЭ и протонов с заданным дифференциальным энергетическим спектром
[82, 88]. В случае воздействия изотропного потока ТЗЧ частота ОС рассчитывается по выражению

, (5.6а)

При воздействии протонов частота ОС рассчитывается по выражению

, (5.7)

В случае воздействия изотропного потока протонов частота ОС рассчитывается по формуле

, (5.7а)

При дефиците экспериментальной информации часто проводится консервативная оценка частоты возникновения ОС при воздействии ТЗЧ и протонов [36] (в этом случае частота возникновения ОС завышается). Для этого зависимости s(L) и s(Е_р) представляются как функции ступенчатого вида:

(5.8)
(5.9)

В этом случае выражения (5.6), (5.7) принимают следующий вид:

; (5.10)
, (5.11)

где y_ion(L₀) — плотность потока ТЗЧ (см –2 с –1 ) с величиной ЛПЭ L ³ L₀; y_р(Е_р) — плотность потока протонов с энергией Е_р ³ Е_р0.

Зависимость y_ion(L), которая определяется выражением

; (5.12)

Зависимость y_р(Е_р), которая определяется выражением

, (5.13)

Поскольку в реальных условиях эксплуатации космических аппаратов микросхемы, входящие в состав бортовой аппаратуры, подвергаются одновременному воздействию ТЗЧ и протонов, полная частота возникновения ОС будет определяться суммой частот возникновения ОС при воздействии ТЗЧ и протонов [4, 25]:

Вероятность Р возникновения ОС за период времени t рассчитывается по формуле

. (5.15)

Из выражения (5.15) видно, что с увеличением времени облучения вероятность возникновения ОС экспоненциально возрастает и стремится к значению Р = 1.

Источник

Обеспечение радиационной стойкости аппаратуры космических аппаратов при проектировании

Первые космические аппараты (КА) функционировали всего в течение года. В настоящее же время стоит задача обеспечения сроков активного существования КА в течение 10–15 лет. Причина в том, что космические технологии широко вошли в жизнь общества, которое все сильнее зависит от эффективной работы различных космических систем: это и прогноз погоды, и разведка полезных ископаемых, и мониторинг окружающей среды, и развитие телекоммуникаций и телевидения, и, конечно же, обеспечение обороноспособности.

На функционирование бортовой радиоэлектронной аппаратуры (БРЭА) при ее эксплуатации влияют многочисленные факторы. Особое значение имеет воздействие полей ионизирующих излучений космического пространства. Применение полупроводниковых изделий микроэлектроники в качестве компонентной базы космических систем сделало актуальной задачу оценки и прогнозирования устойчивости компонентов и узлов к радиационным воздействиям космического пространства.

Широкое использование функционально сложных изделий в БРЭА КА, для которых практически невозможно провести весь комплекс работ по обеспечению требований по радиационной стойкости, проектирование электронных систем с использованием современных методов обработки информации, открытие новых радиационных эффектов вызывает ряд проблем при производстве относительно полной номенклатуры радиационно-стойких интегральных схем (ИС). Связано это с тем, что разработка ИС с повышенными показателями качества, в соответствии с действующими стандартами, требует значительных затрат. По этим причинам многие фирмы — производители ИС перестали выпускать радиационно-стойкие изделия, в то время как средства разработки и отладки ИС коммерческих уровней качества широко представлены на рынке электронных компонентов.

Таким образом, в настоящее время наметилась тенденция применения коммерческих изделий микроэлектроники в БРЭА КА. Это дает ряд преимуществ по сравнению с радиационно-стойкими ИС, так как коммерческие ИС имеют бóльшую информационную стойкость и меньше стоят.

Однако использование коммерческих ИС в БРЭА КА влечет некоторый риск. Связано это с тем, что некоторые коммерческие ИС неприменимы для условий эксплуатации в космосе, большинство имеет уровень функциональных отказов порядка 10 крад по суммарной накопленной дозе (то есть довольно низкий), стойкость не контролируется от партии к партии, а надежность в экстремальных условиях эксплуатации не определена.

Поэтому для коммерческих ИС приходится разрабатывать и проводить специальные процедуры входного и выходного контроля, а также, в ряде случаев, проводить дополнительные сертификационные испытания.

Достигнутый в настоящее время уровень разрешения технологии составляет около 0,032–0,045 мкм. Практически все современные тенденции по применению функционально сложных изделий микроэлектроники приводят к увеличению чувствительности ИС к воздействию радиации. Уменьшение размеров увеличивает вклад периферийных областей и снижает величину зарядов переключения. При этом также происходит уменьшение эффективной длины собирания заряда, что дает некоторую компенсацию эффекта уменьшения стойкости. Увеличение быстродействия приводит к тому, что при том же значении тока уменьшается заряд переключения. Использование пониженного напряжения или мощности потребления означает, что требуется меньший заряд, необходимый для запоминания информации, и более низкие изменения пороговых напряжений, приводящих к параметрическим отказам. Имеет место и положительная тенденция в связи с применением новых технологических операций (за счет уменьшения толщины структур, снижения уровня дефектности исходных материалов, повышения уровней легирования и т. д.), вследствие чего происходит некоторое снижение чувствительности характеристик ИС к радиационным эффектам.

Сложная ситуация с одиночными сбоями, так как существенное сокращение размеров приводит к заметному снижению зарядов переключений. Так, заряд переключений для элементов современных динамических ОЗУ можно оценить на уровне 20–40 пКл и в диапазоне 0,2–0,5 пКл для статических ИС.

В околоземном и межпланетных пространствах КА подвергаются воздействию разнообразных факторов космоса.

Ионизирующее излучение (ИИ) состоит из потока первичных заряженных частиц (электроны, протоны и тяжелые заряженные частицы), а также вторичных частиц — продуктов ядерных превращений, связанных с первичными частицами. Основные эффекты воздействия ИИ на БРЭА обусловлены ионизационными и ядерными потерями энергии первичных и вторичных частиц в чувствительных объемах элементов ИС. Эти эффекты проявляются через:

На функционирование БРЭА КА воздействует много различных факторов, каждый из которых может вызвать сбой или отказ всей системы. В общем случае необходимо принимать во внимание все действующие факторы. При этом роль тех или иных отказов в большой степени зависит от орбиты КА. В то же время вероятность возникновения эффектов при воздействии отдельных элементарных частиц и ядер атомов значительно увеличивается при нахождении КА в зоне южноатлантической аномалии и/или при возникновении мощных солнечных вспышек.

В таблице 1 приведены примеры некоторых наблюдаемых функциональных отказов КА [1, 2].

Таблица 1. Зафиксированные отказы и сбои в геостационарных КА

Название КА	Наблюдаемые сбои и отказы
DSCS-II	Сбросы в системе триггеров Отказ источника питания Сбои в цифровых схемах регулировки усиления
DSP	Деградация системы терморегулирования Сигналы помех с датчика Сбои в системе управления
Intelsat III	Переключения в схемах управления системы стабилизации вращения
Intersat IV	Ошибочные операции в системе управления высотой
Telesat	Сбои в цифровых схемах телеметрии

Резкое увеличение потоков ядерных частиц в момент мощной солнечной вспышки также может приводить к отказам и сбоям в БРЭА КА. Так, в момент солнечной вспышки, имевшей место 20 января 1994 г., произошли функциональные отказы электронной системы стабилизации канадского спутника связи Anik E-1 [3], а при солнечной вспышке в октябре 2003 г. отказал японский спутник ADEOS-II.

Но даже при относительно спокойной радиационной обстановке возникают сбои и отказы. Примером является схема КМОП оперативного запоминающего устройства NEC 64 K, которая широко использовалась в электронных узлах КА. В этой схеме наблюдалось в среднем 2,4 одиночного сбоя и 0,76 эффекта защелкивания за неделю [1].

Представленные примеры свидетельствуют о важности учета радиационных эффектов при разработке БРЭА, функционирующей в условиях воздействия факторов космического пространства.

С первых лет освоения космоса значительное внимание уделяется оценке радиационной обстановки в околоземном пространстве. Существующие модели построены на базе наборов данных, полученных с нескольких десятков спутников, тем самым обеспечивается широкий пространственно-временной охват [4–7]. Ни одна из существующих моделей не является полностью всеохватывающей вследствие того, что все области радиационного окружения непрерывно изменяются.

Модели, как правило, строятся при следующих предположениях:

Основными источниками ИИ в космическом пространстве являются:

Уровень радиационных воздействий в каждой зоне зависит от толщины конструкционной защиты и параметров орбиты. Классификация БРЭА по ее размещению внутри КА приведена в таблице 2 в соответствии с ГОСТ РВ 20.39.305 [10].

Таблица 2. Классификация бортовой аппаратуры по ее размещению внутри КА

Место расположения	Толщина защиты, мм
БРЭА, располагаемая внутри жилых отсеков КА	3–10
БРЭА, располагаемая внутри гермоконтейнера	1–2
БРЭА, располагаемая вне гермоконтейнера	0,3–1
БРЭА, располагаемая на внешней поверхности КА	0,1–0,2

ИИ космического пространства при воздействии на электронные компоненты (ЭК) вызывает дозовые эффекты как результат воздействия электронов и протонов (частицы низких энергий до 1 МэВ) и одиночные события радиационных эффектов как результат воздействия ГКЛ и СКЛ — тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) и протонов (частицы относительно высоких энергий свыше 1 МэВ).

Влияние ИИ на БРЭА сводится к двум составляющим:

Мерой энергии, поглощенной в материалах электронных компонентов, является поглощенная доза, измеряющаяся в радах. Поглощенная доза, при которой наступает отказ ЭК, называется предельной накопленной дозой (ПНД) — это основная характеристика радиационной стойкости. Накопление дозы вызывает деградацию параметров ЭК и полное прекращение функционирования.

Начиная с 1975 года было обнаружено большое число эффектов, вызываемых в изделиях электронной техники одиночными заряженными частицами космического пространства. В настоящее время эти эффекты являются одной из главных причин, ограничивающих стойкость радиоэлектронной аппаратуры на борту космического аппарата. В первом приближении все эффекты одиночных сбоев разделяют на 2 класса. К первому относятся:

Ко второму классу относятся необратимые катастрофические отказы в функционировании ЭРИ:

Одиночным сбоям и катастрофическим отказам подвержены активные ЭК, так как они выполняются из полупроводниковых материалов. На рис. 1 приведено примерное соотношение активных и пассивных ЭК в БРЭА.

Рис. 1. Соотношение активных и пассивных ЭК в БРЭА

В России официальным документом по расчету оценки сбоев и отказоустойчивости является РД 134-0139 [8].

Расчетно-экспериментальный метод оценки стойкости БРЭА основан на расчете частоты сбоев БРЭА за счет действия заряженных частиц космического пространства и проводится по математической модели вида (1), где ν_БРЭА — число сбоев в БРЭА в единицу времени, с –1 ; φ_ТЗЧ(L) — дифференциальный ЛПЭ-спектр плотности потока ТЗЧ, част·см –2 ·с –1 ·МэВ –1 ·см –2 ·г; φ_p(E) — дифференциальный энергетический спектр плотности потока протонов, част. см –2 ·с –1 ·МэВ –1 ; L₀ — пороговое значение ЛПЭ, МэВ·см 2 ·г –1 ; Е_ор — пороговое значение энергии протонов, МэВ; L_max — максимальное значение ЛПЭ в спектре ТЗЧ, МэВ∙см 2 ·г –1 ; E_max — максимальное значение энергии протонов в спектре протонов, МэВ; σ_i(L), σ_i(E) — зависимости сечений сбоев ЭРИ i-го типа от ЛПЭ ТЗЧ и энергии протонов соответственно, см –2 ; n_ЭРИi — количество ЭК i-го типа, примененных в БРЭА; n — число примененных в БРЭА типов ЭК с различными зависимостями σ_i(L), σ_i(E).

Частота сбоев составных частей БРЭА вычисляется раздельно для ЗЧ СКЛ, ГКЛ и ЕРПЗ с учетом толщины защиты.

Частота возникновения возможных катастрофических отказов в БРЭА определяется по формуле (2), где ν Т _БРЭА — частота возникновения возможных отказов БРЭА с учетом принятых мер по предотвращению отказов ЭК, чувствительных к одиночным отказам; σ_i T (L), σ_i T (E) — зависимость сечений возникновения одиночных отказов ЭК (тиристорный эффект, пробой) от ЛПЭ ТЗЧ и энергии протонов соответственно.

Вероятность возникновения катастрофического отказа в аппаратуре за счет действия тяжелых заряженных частиц космического пространства можно рассчитать по формуле:

где t — время, в течение которого БРЭА находится во включенном состоянии при установленном сроке активного существования КА [8].

На рис. 2 приведена проекция интегрального спектра высокоэнергетичных протонов (ВЭП) естественных радиационных поясов Земли (ЕРПЗ) от высоты орбиты и толщины защиты для частиц с энергией, равной 10 МэВ.

Рис. 2. Проекция интегрального спектра ВЭП ЕРПЗ от высоты орбиты и толщины защиты для частиц с энергией, равной 10 МэВ

Как видно на проекции, с увеличением высоты орбиты количество протонов увеличивается, а с увеличением толщины защиты, наоборот, уменьшается.

В [8] также приведены типовые значения параметров чувствительности ЭРИ к одиночным эффектам при воздействии заряженных частиц.

Оценка дозовых эффектов проводится в соответствии с ОСТ 134-1034 [9]. Стандарт развивает и дополняет основные положения и требования ГОСТ РВ 20.57.308 [11] в части методов испытаний и оценки стойкости БРЭА, приборов и оборудования КА к воздействию ИИ космического пространства по дозовым (необратимым параметрическим) эффектам и используется совместно с этим стандартом.

Расчет уровня стойкости БРЭА проводится поэлементным методом и заключается в сравнении уровня стойкости каждого типа ЭК с уровнем радиационного воздействия на него (поглощенных доз электронов, протонов и суммарной дозы), определенного расчетным путем. Результатом оценки является коэффициент запаса по радиационной стойкости К_З. Изделие имеет высокую предельную накопленную дозу, если К_З ≥ 3 [9].

На рис. 3 приведена проекция накопленной дозы от высоты орбиты и толщины защиты за год.

Рис. 3. Проекция накопленной дозы от высоты орбиты и толщины защиты за год

С ростом высоты орбиты накопленная доза растет, а с увеличением толщины защиты — уменьшается, но есть исключения, например, существуют радиационные пояса Земли, где радиационный фон выше, чем вне их.

Рассмотрим пример расчета спецстойкости блока сбора служебной информации (БССИ), совершающего непрерывный мониторинг функционирования всех систем космического аппарата. Эскиз конструкции блока БССИ приведен на рис. 4.

Рис. 4. Эскиз конструкции блока БССИ

Одна из главных особенностей блока в том, что наряду с отечественными ЭК в нем применены ЭК иностранного производства.

Задача оценки стойкости будет разделена на два этапа:

Блок-схема алгоритма методики обеспечения спецстойкости ЭК блока сбора служебной информации приведена на рис. 5.

Рис. 5. Блок-схема алгоритма методики обеспечения спецстойкости ЭК

С отечественной элементной базой все относительно просто: вся необходимая информация по стойкости ЭК к спецфакторам приведена в специальных справочниках. Трудности начинаются, когда требуется оценить ЭК иностранного производства.

Так, для ЭК иностранного производства, использованных в блоке, вся информация по стойкости, предоставляемая фирмами производителями, сведена в таблицу 3.

Таблица 3. Параметры, характеризующие стойкость ЭК (данные фирм-производителей)

Наименование ЭК	Функциональное назначение	Топологическая норма, мкм	Предельно накопленная доза, Крад	SEU, МэВ/см 2 (мг)	SEL, МэВ/см 2 (мг)	Сечение насыщения сбоев, см 2
XQVR600-4CB228M	ПЛИС	0,22	100	Не чувствителен	125	Нет сведений
XQR18V04CC44M	ППЗУ (flash)	Нет сведений	30	120	120	Нет сведений
3DSD2G16VS4181-IS	Синхронное динамическое ОЗУ	Нет сведений	>80	2	3×10 –11
28LV011RP4FI-20	Электрически перепрограммируемое ПЗУ	Нет сведений	>100	>37 (режим чтения) 11,4 (режим записи)	>84	3×10 –6 (режим чтения) 5×10 –3 (режим записи)
M3G2805S	Преобразователь DC/DC с входным фильтром	Нет сведений	>200	Нет сведений
INGT 165B	Передатчик Gigastar	Нет сведений
0253 01.5 NRT3L	Вставка плавкая	1	Нет сведений
HS9-26CLV32RH-8	Приемник RS422	1,2	300	Нет сведений

Таблица 4. Значения коэффициента запаса

Наименование ЭРИ	Функциональное назначение	КЗ
XQVR600-4CB228M	ПЛИС	40,2
XQR18V04CC44M	ППЗУ (flash)	12,1
28LV011RP4FI-20	Электрически перепрограммируемое ПЗУ	40,2
M3G2805S	Преобразователь DC/DC с входным фильтром	80,4
HS9-26CLV32RH-8	Приемник RS422	120,6
3DSD2G16VS4181-IS	Синхронное динамическое ОЗУ	Нет сведений
INGT 165B	Передатчик Gigastar	Нет сведений
0253 01.5 NRT3L	Вставка плавкая	Нет сведений

На рис. 6 приведена диаграмма значений К_З в соответствии с таблицей 4.

Рис. 6. Диаграмма значений КЗ: 1 — ПЛИС XQVR600-4CB228M; 2 — ППЗУ XQR18V04CC44M; 3 — ЭППЗУ 28LV011RP4FI-20; 4 — преобразователь DC/DC M3G2805S; 5 — приемник RS422 HS9-26CLV36RH-8

Судя по таблице 4 и рис. 6, все компоненты, на которые имеются параметры предельно накопленной дозы, имеют К_З много больше 3. Из этого следует, что в течение всего срока активного существования КА в них не должны возникнуть дозовые эффекты [9]. Чтобы оценить К_З у остальных компонентов, требуются либо данные фирм-производителей, либо испытания.

Оценить вероятность возникновения одиночного сбоя можно двумя путями:

Однако данный вариант имеет один существенный минус. Продемонстрируем это на конкретном примере. Рассмотрим электрически перепрограммируемое ПЗУ (в информационных материалах фирмы-производителя на него приведены все параметры, необходимые для расчета частоты сбоев).

Проведем расчеты частоты возникновения одиночных сбоев по параметрам, предоставленным производителем, и по «типовым» параметрам, приведенным в приложении «Б» [8]. Исходные данные сведены в таблицу 5.

Таблица 5. Параметры сбоев ЭК от воздействия тяжелых заряженных частиц

Источник данных	Группа ЭК	Типономинал ЭК	Количество задействованных битов	Сечение насыщения сбоев на бит (ТЗЧ), см 2 /бит		Сечение насыщения сбоев на микросхему (ТЗЧ), см 2		Пороговая ЛПЭ сбоев, МэВ/(мг/см 2 )
				min	max	min	max	min	max
Данные производителя	Электрически перепрограммируемое ПЗУ	28LV011RP4FI-20	1 024 000	3×10 –6 (чтение) 5×10 –3 (запись		3,072 5120		37 (чтение) 11,4 (запись)
Типовые параметры	Электрически перепрограммируемое ПЗУ	28LV011RP4FI-20	1 024 000	10 –11	10 –9	1,024×10 –5	1,024×10 –3	5	20

Как можно видеть, значения, полученные с использованием «типовых» параметров, отличаются более чем на 2 порядка от значений, полученных по параметрам фирмы производителя, которые наиболее близки к истинным.

Таким образом, использование «типовых» значений параметров приложения «Б» [8] в оценке сбое- и отказоустойчивости представляется нецелесообразным, так как даст результаты, искажающие действительность. Другими словами, оценить стойкость расчетным методом ЭК иностранного производства с достаточной точностью при таком скудном объеме информации не представляется возможным без проведения эксперимента.

Подведем итог всего вышеизложенного. Обеспечение радиационной стойкости — одна из основных задач, стоящих перед космической промышленностью. Следовательно, проблема достоверной оценки стойкости на этапе проектирования космического аппарата — проблема первостепенной важности, причем не только в России, но и во всем мире. Существенное уменьшение объемов выпуска радиационностойкой компонентной базы и сокращение на рынке числа фирм-производителей таковой продукции привело к применению в космических аппаратах ЭК коммерческого уровня качества. Основная причина этого — экономическая: цена на коммерческую продукцию на 1–2 порядка ниже, чем на радиационно-стойкую.

Из-за несовершенства отечественной компонентной базы в России вынуждены применять в разработках ЭК иностранного производства. Зачастую на эти компоненты недостает показателей стойкости: практически полностью отсутствуют показатели энергии протонов, вызывающих одиночные сбои, очень редко в данных фирм-производителей есть сечение насыщения одиночных сбоев и катастрофических отказов. Топологическая норма, по которой можно приближенно оценить стойкость компонента, хотя и встречается в информационных материалах, которых много в Интернете, но они носят неофициальный характер. Чтобы получить достоверные данные, необходимо отправлять официальный запрос производителю. Иногда ожидание ответа на такие запросы превышает 6 месяцев, что приводит к существенному увеличению срока разработки БРЭА. Кроме того, некоторые фирмы просто не могут предоставить такую информацию, так как используют материалы, которые сами не производят, а покупают.

Оценка же стойкости ЭК иностранного производства с использованием «типовых» параметров дает не совсем корректные значения: они получаются либо завышенными (как в приведенном выше примере), либо заниженными. Причина этого в том, что коммерческая компонентная база постоянно обновляется: каждые полгода на рынке появляются новые типы ЭК, обладающие повышенными показателями стойкости.

Таким образом, из сложившейся ситуации существует три выхода:

Любой из трех вариантов требует определенных затрат. Но последние два направления сегодня представляются более перспективными, чем развитие практически безнадежно отставшей отечественной микроэлектронной промышленности, тем более что определенная кооперация между зарубежными производителями и отечественными потребителями уже существует.

Источник