ICS 49.140 CCS V 25 中华人民共和国国家标准 GB/T 43226—2023 宇航用半导体集成电路单粒子软错误 时域测试方法 Time-domain test methods for space single event soft errors of semiconductor integrated circuit 2024-01-01实施 2023-09-07发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T43226—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国宇航技术及其应用标准化技术委员会（SAC/TC425）提出并归口。 本文件起草单位：北京微电子技术研究所、中国航天电子技术研究院。 本文件主要起草人：赵元富、陈雷、王亮、岳素格、郑宏超、李哲、林建京、李永峰、陈淼、王汉宁。 GB/T 43226—2023 宇航用半导体集成电路单粒子软错误 时域测试方法 1范围 本文件规定了宇航用半导体集成电路单粒子软错误时域测试的原理、环境条件、仪器设备、试验样 品、试验步骤、试验报告。 本文件适用于宇航用半导体集成电路单粒子软错误的测试， 2规范性引用文件 2 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB18871一2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 单粒子软错误singleeventsofterrors 对电路造成非破坏性影响的一系列单粒子效应的总称。 注：如单粒子翻转、单粒子瞬态、单粒子功能中断。 3.2 时域测试time-domaintest 测试被测对象的特征参数随时间的变化关系。 3.3 单粒子效应 Zsingleevent effect 单个粒子穿过集成电路敏感区域，电离产生的电子-空穴对被电场收集形成脉冲电流，导致集成电 路辐射损伤的现象。 3.4 单粒子翻转 single eventupset 单粒子效应导致集成电路逻辑状态翻转的现象。 3.5 单粒子瞬态 single event transient 单粒子效应导致集成电路输出异常脉冲信号的现象， 3.6 单粒子功能中断 fsingle event function interrupt 单粒子效应导致逻辑电路不能完成规定的逻辑功能的现象。 3.7 注量fluence 垂直人射方向单位面积粒子总数。 注：单位为粒子数每平方厘米（ion/cm²）。 1 GB/T43226—2023 3.8 注量率flux 单位时间内单位面积上垂直入射的粒子数。 注：单位为粒子数每平方厘米秒[ion/（cm²·s)]。 4缩略语 下列缩略语适用于本文件。 BTC：时域基准周期（benchmark timecycle） LET：线性能量传输（linearenergytransfer) SEE：单粒子效应（singleeventeffects） SEFI:单粒子功能中断（singleeventfunctioninterrupt） SESE：单粒子软错误（singleeventsofterrors) SET：单粒子瞬态（singleeventtransient） SEU：单粒子翻转（singleeventupset） 5原理 单粒子软错误时域测试的基本原理是针对试验样品测试需求开发可添加时间标记的测试系统，基 于辐射源开展单粒子试验，得到含有时间标记信息的单粒子软错误总数，并绘制成随时间变化的时域特 性曲线。单粒子软错误总数发生变化即为发生了一次单粒子软错误事件，根据时域特性曲线获取每次 单粒子软错误事件的详细信息。 6 环境条件 除另有规定外，试验环境条件应满足： 温度：15℃~35℃； 相对湿度：20%~80%。 7仪器设备 7.1 辐射源 选用辐射源的要求如下： a） 辐射源应能够输出产生SEE的高能粒子，可选用的辐射源有重离子加速器、质子加速器等，根 据试验样品的SEE敏感性、试验目的、试验时间和费用等选择合适的辐射源； b）辐射源产生粒子的能量、LET、射程、注量率应满足试验要求，粒子在试验样品材料中的射程应 大于30um，辐照到试验样品表面的束流非均匀性小于10%； c） 辐射源应包括束流测量系统，能够对束流信息进行高精度的测量，具备优于土10%的测量精 度，并提供准确的束流信息。 7.2 测试系统 测试系统包括测试电路板和测试程序，具体要求如下。 a) 测试电路板作为测试程序的载体，实现试验样品的各种硬件连接，测试电路板的供电接口、信 2 GB/T43226—2023 号接口、通信接口、布局、安装孔等应满足单粒子试验现场要求，具备良好的抗电磁干扰能 力，良好的机械稳定性、可移动性以及抗震动特性。 测试程序能够根据预设的检测周期对不同类型SESE进行检测，实现试验样品的典型功能，具 b) 有良好的资源覆盖率和模式覆盖率，且配置自动复位或手动复位。 SESE的检测周期应小于试验样品的实际工作周期，保证发生的SESE都能被准确检测，需要 时，测试系统应设置一定容量的缓存，缓存大小应能满足完全捕获和记录辐照过程中发生一次 SESE事件所产生的所有数据的需求。 (p 测试系统能够为SESE数据周期性的添加时间标记信息，添加时间标记的周期即为BTC，BTC 应为SESE检测周期的10倍以上，应设置在10-3S～10-5S。设置合理的BTC进行单粒子时 域测试试验，获得含有时间标记信息的SESE总数。 8 试验样品 试验样品及处理的要求如下。 a) 同一批次产品中试验样品的数量应不少于3只，试验样品各项参数测试均应合格，功能正 常，对试验样品进行单独编号，并按编号记录相关数据信息。 b) 试验前应对试验样品进行去封装，确保样品敏感区表面全部暴露无覆盖，粒子能够入射至样品 的有源区。针对采用陶瓷（金属）封装的样品应进行开帽，针对采用塑料封装的样品应采用激 光束或者化学试剂去除敏感区表面的塑封材料，针对采用倒封装的样品应进行衬底减薄，确保 减薄后的衬底厚度在25μm~50μm。 c）去封装后，应重新对试验样品进行测试，只有测试合格的样品才能进行后续试验。 9试验步骤 9.1单粒子软错误时域测试流程 单粒子软错误时域测试流程如图1所示。 连接测试系统，完成 初始化配置 调整入射粒子注量率，开 启粒子辐照 检测单粒子软错误，添加 时间标记并存储 试验数据处理，绘制单粒 子软错误时域特性曲线 图1单粒子软错误时域测试流程图 3 GB/T43226—2023 9.2连接测试系统 根据试验现场要求，连接测试系统并完成初始化配置，步骤如下： 正确连接测试系统及有关仪器设备，借助于辐射源单位提供的激光对准装置，将试验样品对准 a) 粒子束流端口，调整入射粒子束斑大小，束斑面积应覆盖试验样品敏感区面积的110%； b) 按要求施加电压、信号，运行测试系统，保证试验样品与测试系统均工作正常，完成初始化 配置。 9.3调整入射粒子注量率 人射粒子的注量率与试验样品敏感区面积、测试系统的BTC有关，按照公式（1）调整入射粒子的注 量率，使得每个BTC下最多发生一次SESE事件。粒子注量率调试完成后开始辐照。 flux< 1/(S × BTC) ..(1) 式中： 单位时间内单位面积上垂直人射的粒子数，单位为粒子数每平方厘米秒[ion/（cm²·s)]； S 试验样品的敏感区面积，单位为平方厘米（cm）； BTC——F 时域基准周期，单位为秒（s）。 9.4检测单粒子软错误 SESE的检测与时间标记添加的具体步骤如下。 开启粒子辐照后，利用测试系统对SESE进行检测。针对SEU，当读取数据和写入数据不一 a) 致时判别为发生SESE；针对SEFI，当输出结果满足预设的功能中断判据时，判别为发生 SESE. b) 针对SET，应根据试验样品输出信号的类别进行检测，若试验样品的输出信号为数字量，按 SEU或者SEFI的检测方式进行检测。若试验样品的输出信号为模拟量，应根据SESE测试 需求将瞬态脉冲的极性、幅值、持续时间等特性作为判据，进而依照判据进行检测。 c) 通过计算机的监控界面对试验结果进行监测，实时记录SESE总数，基于BTC为SESE总数 添加时间标记信息，并存储在后台文件中，供试验结束后进行时域特性分析。 9.5 5试验数据处理 试验数据处理及时域特性分析的具体步骤如下： 当人射粒子总注量达到每平方厘米107粒子数时停止辐照，记录在当前入射粒子下SESE数 据、辐照时长、辐照总注量，保存测试系统传输回来的包含时间标记信息T：的SESE总数 SESE，其中：i为BTC的序号，T，为第i个BTC时刻，SESE，为T，时刻的SESE总数； b) 获得试验数据后，以BTC时刻T，为横坐标，SESE总数SESE，为纵坐标，绘制成SESE，随时 间的变化关系曲线，如图2所示，基于曲线和试验数据，按公式（2）计算得到每次SESE总数变 化的数值E； 0 i=0 E,= ....(2) (SESE, -SESE-ii≥1 式中： E; 第i个BTC时刻SESE总数变化的数值，单位为个； SESE一一第i个BTC时刻SESE总数，单位为个。 c）将每次SESE总数的变化当成一次SESE事件，进一步可获得当前辐照条件下发生的SESE 事件次数。根据测试需求对SESE总数、每次变化的SESE数值以及SESE事件次数进行统 4 GB/T 43226