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Pulsed Laser Single Event Effects Test Technology
一、单粒子效应简介
空间单个的高能带电粒子，在器件材料中通过直接的电离作用或者核反应产生的次级粒子的间接电离作用形成的额外电荷，导致的器件逻辑状态、功能、性能等的变化或损伤现象。单粒子效应具体包括单粒子翻转、单粒子瞬态脉冲、单粒子功能中断、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子栅穿等。
单粒子效应是威胁航天元器件应用安全与可靠性的关键问题。我国近十年、尤其是2007年，就有包括国家重大航天型号任务的多颗卫星由于其使用的元器件遭受单粒子效应而导致卫星异常或故障，并且发现有大量的其它在研卫星所用元器件存在同样的隐患，这种局面对我国航天安全和可持续发展造成了严重的影响。
二、技术背景
近年来，随着大规模集成电路集成度的不断提高，其单粒子效应的敏感度也逐步增强。例如，卫星使用的Samsung公司基于0.18μm CMOS工艺的4Mbit SRAM，由于单粒子锁定效应的阈值极低，致使器件出现1次/80小时的大电流锁定事件，进而引起诸多的卫星异常现象，如大容量存储器数据丢失，科学数据下传误码等。而地面系统中，带有4Mbit低功耗存储器件的移动电话可能会每28年发生一次单粒子扰动。使用100Gbits存储器件的路由器组，其潜在的网络错误中断每17小时就可能会发生一次。在大西洋上空
开发低成本、高效率的脉冲激光单粒子效应测试技术，可为我国众多的集成电路研发机构和生产企业，国民经济和国家安全相关的支柱产业，如高性能计算机、网络核心设备、运载火箭、卫星等信息产品的研发和生产；提供商业化的基于自主技术的，廉价、有效的集成电路抗单粒子效应的测试服务，从而提高我国民用和宇航级集成电路的研制与应用水平。
三、技术能力
针对应用日益广泛的高性能数字器件、功率器件、模拟器件、混合器件和光电器件，可进行单粒子翻转、单粒子锁定、单粒子烧毁、单粒子瞬态脉冲等多种单粒子效应的测试，开展单粒子效应对电路系统的影响，以及电路系统抗单粒子效应设计的验证实验等。
主要技术指标：
u 等效LET值范围0.5-200MeV.cm²/mg连续可调；
u 激光束斑直径不大于3μm，最小扫描步长1μm；
u 脉冲激光工作频率范围1Hz-10KHz；
四、技术特色
u 等效LET值可调范围宽、激光穿透深度长（>600µm）、较容易克服加速器加速长射程、高LET值粒子的困难；
u 准确控制辐照激光脉冲数目，能精确测试器件单粒子效应的发生过程、以及电路响应的细节；
u 利用XY平移台对芯片进行平面扫描测试；利用Z平移、激光焦平面调节对芯片纵向扫描测试，可准确定位芯片内部单粒子效应敏感节点；
u 利用时间特性精确的激光脉冲，对器件和电路单粒子效应动态响应特性进行测试；
u 采用器件背部辐照，对大规模IC全面、准确地定量测试；
u 无放射性、无真空，操作调节便捷、试验效率高、成本低；
五、技术应用
u 在国际上首次利用脉冲激光研究了光电耦合器的单粒子效应及其电路防护原理、取得了与重离子实验等效的结果；
u 在国内率先掌握了中小规模集成电路的3D扫描和定量测试（LET阈值、截面）方法与技术；
u 在国际上首次发现了多次单粒子锁定的现象及对星用电路影响，对我国卫星系统抗单粒子效应设计具有重要指导；
u 与国际同步，在国内唯一探索和初步掌握了大规模集成电路背部辐照试验技术与方法；
u 成功甄别出90nm SOI工艺的PowerPC微处理器，发生单粒子效应的寄存器敏感区域分布位置；
