MIT開發出迄今最先進的抗輻射工藝技術
2020-07-14 12:55:59 EETOP編譯自allaboutcircuits地球的大氣層保護我們免受高能電離輻射，如伽馬射線和X射線。設計地面電子設備（即任何不進入太空的東西）的工程師們可以忽略電離輻射對其設計的影響。
然而，一旦我們開始考慮惡劣的環境，如太空或地球上的高海拔環境，輻射就會成為設計的焦點。
太空輻射
從最基本的意義上講，輻射是一種以射線，電磁波和/或粒子形式發射的能量。人類會暴露于多種形式的良性輻射下，例如光和無線電波。
但是，在太空的深處，在我們大氣保護性的隱蔽性之外，存在許多不同種類的輻射。
根據NASA的說法，太空輻射輻射有三種形式：被困在地球磁場中的粒子、太陽耀斑期間射入太空的粒子以及銀河系宇宙射線。銀河系宇宙射線是來自太陽系外的高能質子和重離子。所有這些形式的輻射都具有電離性。
空間輻射與電子
由于這些形式的電離輻射存在于太空中，而不存在于地球上，因此在設計太空電子設備時必須特別考慮。
根據NASA關于輻射對電子設備影響的報告，太空輻射的電離性質可以穿透設備并在基于硅的電子設備內部產生電荷。
這種電荷的積聚會破壞電子元件的晶體性質，導致器件的工作特性完全改變或失效。隨著電子元件接受更多的輻射照射，其功能會降低，然后失效。
宇宙射線對電子設備的影響也會改變數字狀態，從而導致比特翻轉錯誤和錯誤數據。隨著電子器件的體積越來越小，輻射的這種影響繼續惡化，并且變得更容易受到低能量干擾的影響。
如何處理空間輻射
盡管有解決輻射引起的位翻轉錯誤的方法，但處理電子結構損壞的選擇卻很有限。
大多數工程師選擇在設計中使用經過抗輻射設計的組件。這可能意味著將電氣系統封閉在經過輻射加固的機箱中，或者使用抗輻射技術設計芯片，或者同時采用這兩種方法。
根據Fa-Xin Yu等人的說法，一些抗輻射集成電路設計技術包括絕緣基板，利用雙極集成電路，使用寬帶隙基板以及利用SRAM代替DRAM。
麻省理工學院開發出新型抗輻射制造方法
麻省理工學院的林肯實驗室長期以來一直在研究制造抗輻射集成電路的方法。他們的技術被稱為完全耗盡型絕緣體上硅（FDSOI）CMOS技術，目前正在制造至90納米的工藝。
在DARPA贊助下近二十年的技術成熟之后，它終于為行業做好了準備。
這是在多年優化FDSOI技術后，針對射頻范圍、超低功率、低溫和高溫以及輻射環境等一系列條件進行的。
今年6月，宣布專注于輻射環境的制造技術將從麻省理工學院林肯實驗室轉移到微芯片制造商SkyWater，供行業使用。
林肯實驗室高級技術部門副主任克雷格·卡斯特（Craig Keast）表示，一旦技術被轉讓，它將成為“輻射電路設計界可利用的最先進的抗輻射工藝技術。”
與美國國防部合作
這項技術的壽命很好地說明了學術界和工業界如何經常合作以促進技術進步。
通過將這項技術推向工業，SkyWater希望幫助美國國防部為國家安全和國防開發解決方案。SkyWater還看到了該技術在與國防無關的領域中的潛在應用，例如商業太空作戰和醫學成像應用。
而且，這一消息也將為開發用于太空探索的電子設備打開更多大門。
