空间信息系统COTS技术下的抗辐射设计

　　引 言

　　空间信息处理系统作为小卫星上的核心部件，它主要用于卫星控制、星务管理、数据处理等，空间信息处理系统工作在一个相对地面更加恶劣的环境中，给研究人员提出了更高的要求。

　　一个自然的办法是进行屏蔽和加固，相关数据表明：铝板越厚，辐射作用越小，且宇航级加固的CMOS器件抗辐射能力大大强于常规CMOS。目前宇航级抗辐射加固的微处理器以及其他计算机器件落后最先进的商用产品数年，如图1所示。

　　COTS(Commercial Off-The-Shelf)技术的引入，即用商用器件代替宇航级的抗辐射加固器件，是当前设计空间信息处理系统的一个趋势。如何保证系统的可靠性，如何在采用更廉价的商用器件，充分利用其运算速度快、软什编程平台完善、应用软件多、系统组成灵活等特点的同时，对商用现货器件采取措施使之对空间环境具有抗辐射的功能，是一个具有挑战性的课题。

　　1 空间辐射环境及效应分析

　　1.1 空间辐射效应

　　太空辐射环境对电子设备的效应主要分为两类。

　　①辐射总剂量TID(Total Ionizing Dbse)：描述的是电子器件在辐射环境下的一组特性，指器件在发生重大改变(永久故障)前所能承受的总吸收能量级。它的单位为Rad，即存积在一克硅中的能量。

　　②单粒子效应SEE(Single-Event Effect)：指单个高能粒子撞击引起的电子器件状态的瞬时扰动，或是永久性的损伤。太空中的高能粒子包括重粒子、质子、α粒子、中子等。单粒子效应又分为两类。

　　◆单粒子翻转SEU(Single-Event Upset)：引起电路中的触发器和存储单元的翻转，出现了逻辑错误、存储器错误或丢失同步信号等。SEU常被视为软错误(softerror)。