Entendimiento del Medio Ambiente de la Radiación Espacial

El ambiente espacial presenta una constante radiación ionizante y no ionizante que plantea graves amenazas a los dispositivos semiconductores. Esta radiación se origina de tres fuentes primarias: partículas atrapadas en las bandas Van Allen, eventos de partículas solares de las emisiones instantáneas y de masa coronal, y rayos cósmicos galácticos desde fuera del sistema solar. Cada fuente aporta una mezcla distinta de protones energéticos, electrones, parámetros de partículas

Los efectos inducidos por radiación en semiconductores se clasifican en tres mecanismos principales: dosis total ionizante (TID), daño de desplazamiento (DD), y efectos de un solo evento (SEE). TID resulta de la acumulación de energía ionizante, que crea carga atrapada en capas aislantes y estados de interfaz, lo que conduce a cambios en tensión de umbral, mayores corrientes de fuga y menor movilidad de portador.

Un conocimiento minucioso de estos efectos es esencial para seleccionar enfoques adecuados de endurecimiento. Por ejemplo, el endurecimiento TID es crítico para la lógica digital CMOS en órbita baja Tierra, mientras que SEE endurecimiento domina las consideraciones para recuerdos sensibles y MOSFETs de potencia en misiones de espacio profundo. El daño de desplazamiento es particularmente relevante para la optoelectrónica, como los sensores de imagen CMOS y las células solares, y para los dispositivos lineales bipolar de radiación.

Estrategias clave para el endurecimiento de la radiación

Selección de materiales y ingeniería de substrato

Los sistemas de lavado de alta resistencia [FLT] también requieren una mayor resistencia de la energía eléctrica [FLT].

Las capas epitaxiales diseñadas con perfiles de dopaje controlados y densidad de defecto pueden reducir aún más la susceptibilidad de daño. Por ejemplo, el uso de una capa epitaxial fina sobre un sustrato fuertemente dopado minimiza el volumen de la región de agotamiento, limitando la carga recolectada de ataques de iones. De igual manera, el cultivo de capas epitaxiales en sustratos con constantes de latticesion reduce la densidad de la de la de la de la de de de des, que des, que des, que de la vida inicial, que de la vida útil, que de la radiación, que des, que des, que des, que des, que des, que des.

Geometría de dispositivos y técnicas de diseño

Los dispositivos de transmisión de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la unidad de la red de la red.

Otras estrategias de diseño incluyen estructuras de origen interdigitadas que distribuyen caminos actuales y reducen el impacto de los daños de desplazamiento local, y transistores multi-gate como los finFETs (en el campo de los transistores de efectos) que ofrecen un volumen sensible reducido y un mejor control electrostático.

Hardening de circuito y de sistema

Más allá de dispositivos individuales, arquitecturas de circuito y esquemas de reducción de errores aumentan la fiabilidad del sistema. Triple redundancia modular (TMR) replica lógica crítica tres veces y votos en la salida, de modo que un solo malestar en un camino se enmascara.

Los circuitos de transmisión de frecuencias y de transmisión de datos de los sistemas de transmisión de datos de los usuarios de los sistemas de votación de los usuarios de los sistemas de transmisión de los datos de los usuarios de los usuarios de los programas de los usuarios de los programas de trabajo de los países de la Unión Europea [LT]

Avances en procesos de fabricación

Perfiles de crecimiento y dopaje epitaxiales

Los procesos de fabricación de rad-hard aprovechan el crecimiento epitaxial optimizado para crear capas con espesor controlado, concentración de dopaje y densidad de defecto.Las capas epitaxiales reducen el volumen de la región de agotamiento sensible, haciendo que los portadores sean menos propensos a ser recogidos por una huelga de iones.

Silicon-on-Insulador (SOI) y Silicon-on-Sapphire (SOS)

La tecnología SOILT se ha convertido en una piedra angular de ASIC duros para el espacio. Al fabricar transistores en una película de silicio fino separada de la manija de un óxido enterrado, el volumen sensible para la colección de carga se reduce drásticamente.

Procesamiento especializado para semi-bandgap

Los dispositivos de reducción de la energía de los gases de efecto invernadero (FLT:0) se producen mediante el crecimiento epitaxial de las capas de SiC y la oxidación de alta temperatura para formar un óxido de puerta fiable. La calidad del óxido es crítica porque los efectos de los óxidos de carbono están dominados por el trazo de la interfaz de los óxidos de carbono

Pruebas y Calificación de Semiconductores Rad-Hard

Pruebas de Dosis Total Ionizante (TID)

El sistema de medición de la frecuencia de la misión es el segundo, el sistema de medición de la energía de la energía, el sistema de medición de la energía, el sistema de control de la energía, el sistema de control de la energía, el sistema de control de la energía, el sistema de control de la energía, el sistema de control de la energía, el sistema de control de la energía, el sistema de control y el control de la energía, el control de la transmisión de datos y el control.

Efectos de un solo invento (SEE)

Las pruebas SEE se realizan aceleradores de partículas (ciclotrones o aceleradores lineales) que generan iones con valores específicos de transferencia de energía lineal (LET). Las vigas de los iones pesados usan especies como krypton, xenon o argon a diferentes energías para barrer LET de las fracciones de MeV·cm2/mg hasta 100 o más.

Normas y certificaciones de la industria

Se dispone de varias familias de componentes validados de rad-hard a través de normas tales como MIL-PRF-38535 (Class V) para QML (Cualified Manufacturers List) ICs de alta fiabilidad, y SECO (European Space Components Coordination) especificaciones de lotemización para las misiones europeas

Tecnologías actuales y ofertas comerciales

Microcontroladores y procesadores de radar-Hard

Los proveedores de ELT2 ofrecen microcontroladores y procesadores duros diseñados específicamente para el espacio.Los sistemas de EAD750 , basados en la arquitectura PowerPC, son una opción popular para el control de satélites y el manejo de datos. Se fabrica en un proceso de 0,15 μm SOI y se valora para sobrevivir 200 krad (Si) TID y LFT de alta resistencia.

FPGAs de radar y memoria no volátil

[FLT] [Frente de la energía de la radio de alta velocidad] [Frente de la energía de la radio de la radio de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos de la serie de datos

Electrónica de potencia de radar con SiC y GaN

Los dispositivos de ancho-bandgap están reemplazando la potencia de silicio tradicional MOSFETs y IGBTs en convertidores de potencia de alta eficiencia. ■strong confianzaSiC MOSFETs de velocidad Cree/Wolf optimizado y ⁇ strong confianza mayor Gestion SiC se encuentra disponible comercialmente con voltajes de 650 V a 1.7 kV y las clasificaciones actuales hasta varios cientos de controles demostrados.

Desafíos y futuras orientaciones

Equilibración de rendimiento, poder y coste

El software de conducción de alta resistencia (por ejemplo, 7 nm, 5 nm) ofrece beneficios de velocidad e integración, pero requiere un endurecimiento cuidadoso de los óxidos de puerta finos y de los voltajes de suministro reducidos. La biblioteca celular debe ser endurecida con los transistores y anillos de guardia ampliados, aumentando el área y el costo de la lógica.

Nuevos Materiales e Integración Heterogénea

El futuro de investigación explora semiconductores de diamendras] por su extrema conductividad térmica y resistencia al desplazamiento, aunque la fabricación de ondas de diamante monocristalinos sigue siendo difícil. 2D materiales] como el disulfuro de molibdeno (MoS2) y el grafieno se estudian para una combinación de radiación sensible atómica

Escudo integrado y auto-sanación

Estos sistemas de carga inducidas por el bicho, pueden ser modificados por el sistema de control local, pero no por el mismo tipo de la bomba de la inducción, sino por el sistema de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción de la inducción

Aprendizaje de máquinas en el diseño de radar

Los modelos de aprendizaje automático entrenados en los datos de prueba de radiación extensa se utilizan para predecir la respuesta de los nuevos diseños de dispositivos sin costosos viajes de wafer y acelerador. Las redes neuronales pueden acelerar las simulaciones de TCAD de los fenómenos SEU y TID, permitiendo la exploración del espacio de diseño.

Conclusión

La demanda incesante de mayor rendimiento de datos, más largas vidas de misiones y menor consumo de energía impulsa la innovación tanto en componentes comerciales como dedicados a la generación de energía espacial, mientras que las técnicas tradicionales de endurecimiento como SOI, ELTs y la redundancia siguen siendo materiales emergentes, métodos de integración y generación de energía espacial avanzada.