本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法及裝置。

背景技術(shù)：

大氣中存在由大量的輻射粒子組成的復(fù)雜輻射環(huán)境，這些輻射粒子主要由空間中存在的銀河宇宙射線和太陽(yáng)拋射的太陽(yáng)宇宙射線進(jìn)入地球的中性大氣，并與中性大氣中的氮和氧發(fā)生交互作用而形成，主要包括中子、質(zhì)子、電子、γ射線、π介子以及μ介子等。

由于中子不帶電、穿透能力極強(qiáng)且大氣中含量高，中子入射航空電子系統(tǒng)、地面大型電子器件如超級(jí)計(jì)算機(jī)、基站、汽車電子以及服務(wù)器等引起的單粒子效應(yīng)成為威脅其安全工作的關(guān)鍵潛在因素，也就是說(shuō)，大氣中子輻射至這些電子器件，可能會(huì)導(dǎo)致這些電子器件發(fā)生錯(cuò)誤，即出現(xiàn)單子粒子效應(yīng)，單粒子效應(yīng)是指具有一定能量的單個(gè)粒子(包括重離子、質(zhì)子、中子等)在半導(dǎo)體器件中產(chǎn)生的效應(yīng)，包括單粒子翻轉(zhuǎn)、多位翻轉(zhuǎn)、單粒子鎖定、單粒子硬錯(cuò)誤、單粒子功能中斷、單粒子燒毀、單粒子?xùn)糯┮约皢瘟Ｗ铀矐B(tài)脈沖等，也就是中子入射至半導(dǎo)體器件后半導(dǎo)體器件產(chǎn)生了錯(cuò)誤，單粒子效應(yīng)可導(dǎo)致電器器件工作狀態(tài)異常，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致電器器件燒毀造成不安全后果，從而需要對(duì)電子器件進(jìn)行大氣中子輻射環(huán)境的探測(cè)和單粒子效應(yīng)研究。

然而，現(xiàn)有的大氣中子單粒子效應(yīng)檢測(cè)的方法包括實(shí)驗(yàn)和地面加速實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)是最直接的方法，但耗時(shí)長(zhǎng)、效率低，地面加速實(shí)驗(yàn)效率較高，但要求有對(duì)應(yīng)的加速實(shí)驗(yàn)裝置，此類裝置成本高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有單粒子效應(yīng)檢測(cè)過(guò)程中效率和成本不能同時(shí)保證的問(wèn)題，有必要提供一種既效率高又能減少成本的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法及裝置。

一種電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及所述大氣中子譜的參考單位時(shí)間；

建立所述待檢測(cè)電子器件的三維模型，其中，所述待檢測(cè)電子器件的三維模型中包括靈敏區(qū)以及所述靈敏區(qū)的臨界電荷；

根據(jù)所述大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)所述待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取所述大氣中子入射至所述待檢測(cè)電子器件的三維模型，在所述待檢測(cè)電子器件的三維模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及所述核反應(yīng)產(chǎn)物在所述靈敏區(qū)中的沉積能量；

根據(jù)所述沉積能量以及所述靈敏區(qū)的臨界電荷，獲取所述核反應(yīng)產(chǎn)物中所述沉積能量大于所述臨界電荷的核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，其中，單個(gè)所述核反應(yīng)產(chǎn)物在所述靈敏區(qū)中的沉積能量大于所述臨界電荷對(duì)應(yīng)一次單粒子效應(yīng)；

根據(jù)所述參考時(shí)間單位以及所述核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每所述參考單位時(shí)間內(nèi)所述待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，并將每所述參考單位時(shí)間內(nèi)所述待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)作為所述待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果；

根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果，確定所述待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。

本發(fā)明還提供一種電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置，包括：

獲取模塊，用于獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及所述大氣中子譜的參考單位時(shí)間；

模型建立模塊，用于建立所述待檢測(cè)電子器件的三維模型，其中，所述待檢測(cè)電子器件的三維模型中包括靈敏區(qū)以及所述靈敏區(qū)的臨界電荷；

能量獲取模塊，用于根據(jù)所述大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)所述待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取所述大氣中子入射至所述待檢測(cè)電子器件的三維模型，在所述待檢測(cè)電子器件的三維模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及所述核反應(yīng)產(chǎn)物在所述靈敏區(qū)中的沉積能量；

單粒子效應(yīng)次數(shù)獲取模塊，用于根據(jù)所述沉積能量以及所述靈敏區(qū)的臨界電荷，獲取所述核反應(yīng)產(chǎn)物中所述沉積能量大于所述臨界電荷的核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，其中，單個(gè)所述核反應(yīng)產(chǎn)物在所述靈敏區(qū)中的沉積能量大于所述臨界電荷對(duì)應(yīng)一次單粒子效應(yīng)；

預(yù)測(cè)結(jié)果獲取模塊，用于根據(jù)所述參考時(shí)間單位以及所述核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每所述參考單位時(shí)間內(nèi)所述待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，并將每所述參考單位時(shí)間內(nèi)所述待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)作為所述待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果；

安全等級(jí)確定模塊，用于根據(jù)所述預(yù)測(cè)結(jié)果，確定所述待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。

上述電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法及裝置，首先，獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間，建立待檢測(cè)電子器件的三維模型，根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量，再獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，根據(jù)參考時(shí)間單位以及核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，即獲得待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。也就是說(shuō)，只需建立待檢測(cè)電子器件的三維模型，通過(guò)將大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行單粒子效應(yīng)模擬實(shí)驗(yàn)即可獲取到核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)的沉積能量，根據(jù)靈敏區(qū)的沉積能量獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，根據(jù)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量以及參考單位時(shí)間獲取預(yù)測(cè)結(jié)果，整個(gè)單粒子效應(yīng)檢測(cè)過(guò)程無(wú)需使用實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，即無(wú)需花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，提高檢測(cè)效率，且無(wú)需利用大氣中子地面加速實(shí)驗(yàn)裝置即可實(shí)現(xiàn)單粒子效應(yīng)檢測(cè)，即無(wú)需花費(fèi)大量成本即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法的流程圖；

圖2為待檢測(cè)電子器件三維模型圖；

圖3為另一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法中獲取靈敏區(qū)的參數(shù)的子流程圖；

圖4為單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值之間的關(guān)系圖；

圖5為另一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法中獲取靈敏區(qū)的參數(shù)的子流程圖；

圖6為一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置的模塊圖；

圖7為另一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置的模塊圖；

圖8為另一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置中參數(shù)獲取模塊的子模塊圖；

圖9為另一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置中參數(shù)獲取模塊的子模塊圖。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1，提供一種實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法，包括以下步驟：

S110：獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間。

在大氣中存在各種輻射粒子，其中，大氣中子在大氣中含量較高，大氣中子輻射到電子器件對(duì)電子器件，可能會(huì)導(dǎo)致電子器件發(fā)生錯(cuò)誤，即發(fā)生單粒子效應(yīng)，從而，有必要對(duì)電子器件進(jìn)行單粒子效應(yīng)研究。首先，獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間，其中，大氣中子譜表示大氣中子的通量-能量譜，即大氣中子譜的橫坐標(biāo)為中子能量，縱坐標(biāo)為大氣中子的通量(每參考單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的中子數(shù)量)。具體地，根據(jù)待檢測(cè)電子設(shè)備所在環(huán)境的經(jīng)緯度、海拔以及太陽(yáng)活動(dòng)等參數(shù)確定大氣中子譜，可通過(guò)Space Radiation(空間輻射環(huán)境及效應(yīng)分析)軟件計(jì)算得到大氣中子譜?？梢岳斫?，也可通過(guò)其他模型、工具或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)等方式計(jì)算得到待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜。獲取大氣中子譜的參考單位時(shí)間，也就是說(shuō)為后續(xù)單粒子效應(yīng)檢測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)時(shí)間，即當(dāng)采用上述大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子輻射待檢測(cè)電子器件參考單位時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)電氣器件在參考單位時(shí)間內(nèi)的單粒子效應(yīng)檢測(cè)。例如，當(dāng)參考單位時(shí)間為1分鐘，則待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)檢測(cè)為1分鐘內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，當(dāng)參考時(shí)間為1小時(shí)，則待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)檢測(cè)為小時(shí)內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)。

S120：建立待檢測(cè)電子器件的三維模型。

其中，待檢測(cè)電子器件的三維模型中包括靈敏區(qū)以及靈敏區(qū)的臨界電荷。對(duì)于實(shí)體的待檢測(cè)電子器件而言，大氣中子入射時(shí)可能導(dǎo)致單粒子效應(yīng)，在進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)待檢測(cè)電子器件建立三維模型，以模擬實(shí)體的待檢測(cè)器件，通過(guò)模擬待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜，對(duì)待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行中子輻射實(shí)驗(yàn)，以檢測(cè)待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)。

S130：根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型，在待檢測(cè)電子器件的三維模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量。

通過(guò)將大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型后，由于中子核反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的核反應(yīng)產(chǎn)物，核反應(yīng)產(chǎn)物的部分或全部能量沉積在靈敏區(qū)。也就是說(shuō)，大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行模擬時(shí)間后，可獲得在待檢測(cè)電子器件的模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量。具體地，根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行參考單位時(shí)間的仿真實(shí)驗(yàn)，即將大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件參考單位時(shí)間進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)，獲取大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型，參考單位時(shí)間內(nèi)在待檢測(cè)電子器件的模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量。在本實(shí)施例中，通過(guò)中子輸運(yùn)仿真工具，例如Geant4(是歐洲核子中心主導(dǎo)開發(fā)用于精確模擬粒子在介質(zhì)中輸運(yùn)過(guò)程的數(shù)值計(jì)算軟件工具)、MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code，是由美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(LosAlamos National Laboratory)開發(fā)的基于蒙特卡羅方法的用于計(jì)算三維復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)中的中子、光子、電子或者耦合中子/光子/電子輸運(yùn)問(wèn)題的通用軟件工具)等進(jìn)行上述仿真實(shí)驗(yàn)。

S140：根據(jù)沉積能量以及靈敏區(qū)的臨界電荷，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物中沉積能量大于臨界電荷的核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量。

其中，單個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量大于臨界電荷對(duì)應(yīng)一次單粒子效應(yīng)。也就是說(shuō)，通過(guò)檢測(cè)大氣中子產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物中沉積能量大于臨界電荷的數(shù)量，即核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，以獲取發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)。例如，有m(大于0的正整數(shù))個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物沉積在靈敏區(qū)的沉積能量大于臨界電荷，即有m個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量。

S150：根據(jù)參考時(shí)間單位以及核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，并將每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)作為待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

由于上述輻射實(shí)驗(yàn)是基于參考單位時(shí)間對(duì)待檢測(cè)電子器件進(jìn)行大氣中子入射單粒子效應(yīng)檢測(cè)的，獲得上述核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量后，也就是知道在參考單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)。

具體地，大氣中子譜的通量為每1小時(shí)通過(guò)n(大于0的正整數(shù))個(gè)大氣中子數(shù)量，將該大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件進(jìn)行1小時(shí)單粒子效應(yīng)檢測(cè)，也就是說(shuō)將1小時(shí)內(nèi)n個(gè)大氣中子入射到待檢測(cè)電氣器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，大氣中子可能會(huì)對(duì)待檢測(cè)電子器件造成單粒子效應(yīng)，通過(guò)大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件后產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)的沉積能量以及靈敏區(qū)的臨界電荷，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，比如，得到m個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，則可知待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果為每小時(shí)發(fā)生了m次單粒子效應(yīng)，也就是說(shuō)知道在1小時(shí)內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)檢測(cè)。

S160：根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。

通過(guò)對(duì)待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)的檢測(cè)獲得預(yù)測(cè)結(jié)果，可用于評(píng)價(jià)待檢測(cè)電子器件在其所處環(huán)境下的輻射可靠性，也就是說(shuō)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，可確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)，以確保待檢測(cè)電子器件安全運(yùn)行。具體地，由于預(yù)測(cè)結(jié)果為每參考單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)即是電子器件發(fā)生的錯(cuò)誤，也就是說(shuō)，發(fā)生的單粒子效應(yīng)次數(shù)越少，電子器件發(fā)生的錯(cuò)誤越少，也就越安全，從而，用戶可根據(jù)安全等級(jí)決定是否再繼續(xù)使用電子器件，提高安全。

上述電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法，首先，獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間，建立待檢測(cè)電子器件的三維模型，根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量，再獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，根據(jù)參考時(shí)間單位以及核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，即獲得待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。也就是說(shuō)，上述電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)方法，只需建立待檢測(cè)電子器件的三維模型，通過(guò)將大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)即可獲取到核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)的沉積能量，根據(jù)靈敏區(qū)的沉積能量獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，根據(jù)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量以及參考單位時(shí)間獲取預(yù)測(cè)結(jié)果，整個(gè)單粒子效應(yīng)檢測(cè)過(guò)程無(wú)需使用實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，即無(wú)需花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，提高檢測(cè)效率，且無(wú)需利用大氣中子地面加速實(shí)驗(yàn)裝置即可實(shí)現(xiàn)單粒子效應(yīng)檢測(cè)，即無(wú)需花費(fèi)大量成本即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，成本低。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，建立待檢測(cè)電子器件的三維模型的步驟S120包括：獲取待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)；根據(jù)待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)建立待檢測(cè)電子器件的三維模型。

對(duì)于待檢測(cè)電子器件，依次包括表層金屬布線、靈敏區(qū)、埋氧層以及襯底層，從而，通過(guò)獲取表層金屬布線參數(shù)(包括表層金屬布線的厚度等)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)(埋氧層的厚度等)以及襯底層參數(shù)(襯底層的厚度等)，可以依次建立待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線、靈敏區(qū)、埋氧層以及襯底層的三維模型，從而建立起待檢測(cè)電子器件的三維模型，如圖2所示，待檢測(cè)電子器件的三維模型依次包括表層金屬布線層、靈敏區(qū)、埋氧層以及襯底層。其中，靈敏區(qū)參數(shù)包括靈敏區(qū)的長(zhǎng)度、寬度和厚度以及靈敏區(qū)的臨界電荷。進(jìn)一步地，待檢測(cè)電子器件在靈敏區(qū)靠近表層金屬布線的一側(cè)還設(shè)有介質(zhì)層，例如，二氧化硅層，在進(jìn)行三維建模時(shí)，還需獲取介質(zhì)層參數(shù)，即介質(zhì)層厚度以及介質(zhì)層材料成分等，根據(jù)待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、介質(zhì)層參數(shù)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)建立待檢測(cè)電子器件的三維模型。在本實(shí)施例中，可通過(guò)制造工藝或反向分析獲得金屬布線的厚度以及介質(zhì)層的厚度、材料成份等?？赏ㄟ^(guò)地面重離子加速器輻照實(shí)驗(yàn)獲靈敏區(qū)參數(shù)得，埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)可通過(guò)制造工藝或反向分析獲得。

請(qǐng)參閱圖3，在其中一個(gè)實(shí)施例中，獲取靈敏區(qū)參數(shù)包括步驟：

S301：獲取靈敏區(qū)的材料密度以及待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度，將待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度作為靈敏區(qū)的厚度。

對(duì)于半導(dǎo)體電子器件，包括有耗盡區(qū)和阱區(qū)，例如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)反向器是一種半導(dǎo)體電子器件。在本實(shí)施例中，待檢測(cè)電子器件包括耗盡區(qū)和阱區(qū)，通過(guò)獲取待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度，將待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度作為靈敏區(qū)的厚度，從而實(shí)現(xiàn)靈敏區(qū)參數(shù)中靈敏區(qū)的厚度的獲取。

S302：獲取待檢測(cè)電子器件在重離子加速器輻照下的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)。

即預(yù)先通過(guò)地面重離子加速器輻照實(shí)驗(yàn)可得到待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)，也就是說(shuō)這些數(shù)據(jù)對(duì)是可通過(guò)預(yù)先實(shí)驗(yàn)得到，然后對(duì)其進(jìn)行獲取即可，在進(jìn)行本實(shí)施例中的單粒子效應(yīng)檢測(cè)時(shí)無(wú)需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高效率。具體地，將待檢測(cè)器件暴露在重離子加速器輻照環(huán)境下，用于模擬待檢測(cè)器件被使用的輻射環(huán)境，例如，空間飛行器的空間輻射環(huán)境。通過(guò)將待檢測(cè)器件暴露在重離子加速器輻照環(huán)境下，能夠獲取待檢測(cè)器件在輻射環(huán)境下的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)。

S303：通過(guò)韋伯?dāng)M合對(duì)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合，獲得韋伯?dāng)M合曲線。

S304：根據(jù)韋伯?dāng)M合曲線，獲取線性能量轉(zhuǎn)移閾值以及飽和截面。

S305：根據(jù)飽和截面，獲取靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。

S306：根據(jù)線性能量轉(zhuǎn)移閾值、靈敏區(qū)的材料密度以及靈敏區(qū)的厚度，獲取臨界電荷。

上述獲得的預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)是離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)這些離散的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合可得到與這些數(shù)據(jù)對(duì)較為接近的擬合曲線。在本實(shí)施例中，通過(guò)韋伯?dāng)M合方法對(duì)這些預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合。具體擬合過(guò)程如下：

首先，設(shè)置韋伯?dāng)M合曲線的第一擬合參數(shù)、第二擬合參數(shù)、第三擬合參數(shù)以及第四擬合參數(shù)，根據(jù)第一擬合參數(shù)、第二擬合參數(shù)、第三擬合參數(shù)以及第四擬合參數(shù)，建立初始韋伯?dāng)M合曲線。建立初始韋伯?dāng)M合曲線的公式具體如下：

σ(LET)＝σ_sat(1-exp{-[(LET-LET_th)/W]^S})。

其中，σ(LET)為初始韋伯?dāng)M合曲線的因變量，即單粒子效應(yīng)截面，σ_sat為第一擬合參數(shù)，LET為初始韋伯?dāng)M合曲線的自變量，即線性能量轉(zhuǎn)移值，LET_th為第二擬合參數(shù)，W為第三擬合參數(shù)，S為第四擬合參數(shù)。其中，第一擬合參數(shù)對(duì)應(yīng)單粒子效應(yīng)檢測(cè)過(guò)程中待檢測(cè)電子器件的靈敏區(qū)的飽和截面，第二擬合參數(shù)對(duì)應(yīng)線性能量轉(zhuǎn)移閾值，也就是說(shuō)，對(duì)初始韋伯?dāng)M合曲線中參數(shù)進(jìn)行求解獲知第一擬合參數(shù)和第二擬合參數(shù)后即可知靈敏區(qū)的飽和截面和線性能量轉(zhuǎn)移閾值。

在建立初始韋伯?dāng)M合曲線后，根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)，計(jì)算第一擬合參數(shù)的值、第二擬合參數(shù)的值、第三擬合參數(shù)的值以及第四擬合參數(shù)的值，即初始韋伯?dāng)M合曲線中的四個(gè)擬合參數(shù)的值均獲知。再根據(jù)第一擬合參數(shù)的值、第二擬合參數(shù)的值、第三擬合參數(shù)的值以及第四擬合參數(shù)的值，獲得韋伯?dāng)M合曲線，如圖4所示，為單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的關(guān)系圖，圖4中的曲線即為韋伯?dāng)M合曲線，離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)應(yīng)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)，曲線的縱坐標(biāo)為單粒子效應(yīng)截面，橫坐標(biāo)為線性能量轉(zhuǎn)移值。

也就是將第一擬合參數(shù)的值、第二擬合參數(shù)的值、第三擬合參數(shù)的值以及第四擬合參數(shù)的值代入到初始韋伯?dāng)M合曲線中獲得韋伯?dāng)M合曲線。根據(jù)韋伯?dāng)M合曲線中的第一擬合參數(shù)的值可獲知靈敏區(qū)的飽和截面，根據(jù)第二擬合參數(shù)的值即可獲知線性能量轉(zhuǎn)移閾值。然后在根據(jù)飽和截面，獲取靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度，根據(jù)線性能量轉(zhuǎn)移閾值、靈敏區(qū)的材料密度以及靈敏區(qū)的厚度，獲取臨界電荷。

請(qǐng)參閱圖5，在另外一個(gè)實(shí)施例中，獲取靈敏區(qū)參數(shù)包括步驟：

S501：獲取預(yù)先設(shè)置的至少兩個(gè)預(yù)設(shè)厚度以及靈敏區(qū)的材料密度，將預(yù)先設(shè)置的各預(yù)設(shè)厚度分別作為靈敏區(qū)的初始厚度。

S502：獲取待檢測(cè)電子器件在重離子加速器輻照下的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)。

S503：通過(guò)韋伯?dāng)M合對(duì)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合，獲得韋伯?dāng)M合曲線。

S504：根據(jù)韋伯?dāng)M合曲線，獲取線性能量轉(zhuǎn)移閾值以及飽和截面。

S505：根據(jù)飽和截面，獲取靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。

S506：根據(jù)線性能量轉(zhuǎn)移閾值、靈敏區(qū)的材料密度以及每個(gè)靈敏區(qū)的初始厚度，獲取至少兩個(gè)初始臨界電荷。

其中，初始臨界電荷的數(shù)量與靈敏區(qū)的初始厚度的數(shù)量相同。也就是說(shuō)，由于初始臨界電荷需要根據(jù)靈敏區(qū)的初始厚度計(jì)算得到，從而獲取有多少個(gè)初始厚度，對(duì)應(yīng)計(jì)算多少個(gè)初始臨界電荷。

S507：根據(jù)待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度、埋氧層參數(shù)、襯底層參數(shù)、每個(gè)靈敏區(qū)的初始厚度以及與靈敏區(qū)的初始厚度對(duì)應(yīng)的每個(gè)初始臨界電荷建立至少兩個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型。

其中，待檢測(cè)電子器件的初始三維模型的數(shù)量與靈敏區(qū)的初始厚度的數(shù)量相同。由于靈敏區(qū)的初始厚度的數(shù)量有多個(gè)，根據(jù)靈敏區(qū)的多個(gè)初始厚度對(duì)應(yīng)可獲得多個(gè)臨界電荷，從而對(duì)應(yīng)建立多個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型。在本實(shí)施例中，得到多個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型后，對(duì)待檢測(cè)電子器件的每個(gè)初始三維模型進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)，可得到與預(yù)先設(shè)置的預(yù)設(shè)厚度的數(shù)量相同個(gè)數(shù)的初始預(yù)測(cè)結(jié)果，也就是說(shuō)，對(duì)于單個(gè)待檢測(cè)電子器件，建立至少兩個(gè)初始三維模型，可對(duì)應(yīng)得到至少兩個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果。

S508：根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子分別對(duì)每個(gè)待檢測(cè)器件的初始三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取大氣中子入射至每個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型，在每個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型中產(chǎn)生的初始核反應(yīng)產(chǎn)物以及初始核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的初始沉積能量。

對(duì)每個(gè)初始三維模型進(jìn)行大氣中子入射實(shí)驗(yàn)，單個(gè)初始三維模型可對(duì)應(yīng)得到一組初始核反應(yīng)產(chǎn)物以及初始核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的初始沉積能量，從而，可得到至少兩組初始核反應(yīng)產(chǎn)物以及兩組初始核反應(yīng)產(chǎn)物分別在靈敏區(qū)中的初始沉積能量。

S509：根據(jù)各沉積能量以及各初始臨界電荷，獲取每個(gè)初始三維初始模型對(duì)應(yīng)的初始核反應(yīng)產(chǎn)物中初始沉積能量大于對(duì)應(yīng)的初始臨界電荷的初始核反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量。

其中，單個(gè)初始核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的初始沉積能量大于初始臨界電荷對(duì)應(yīng)一次單粒子效應(yīng)。

S510：根據(jù)參考時(shí)間單位以及每個(gè)初始三維初始模型對(duì)應(yīng)的初始核反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)各初始三維初始模型對(duì)應(yīng)的待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的初始次數(shù)。

S511：將每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的各初始次數(shù)分別對(duì)應(yīng)作為待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的初始預(yù)測(cè)結(jié)果，獲得至少兩個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果。

其中，初始預(yù)測(cè)結(jié)果的數(shù)量與預(yù)設(shè)厚度的數(shù)量相同。

S512：獲取預(yù)設(shè)結(jié)果。

S513：將待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的各初始預(yù)測(cè)結(jié)果分別與預(yù)設(shè)結(jié)果進(jìn)行比較，將各初始預(yù)測(cè)結(jié)果中與預(yù)設(shè)結(jié)果誤差最小的初始預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)厚度作為靈敏區(qū)的厚度。

預(yù)設(shè)結(jié)果是預(yù)先通過(guò)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)得到的，也就是說(shuō)預(yù)設(shè)結(jié)果是通過(guò)實(shí)測(cè)試驗(yàn)已獲得的結(jié)果。由于得到的各初始預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度不盡相同，需要在這些初始預(yù)測(cè)結(jié)果中選擇最佳初始預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的初始厚度作為靈敏區(qū)的厚度，也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，是通過(guò)預(yù)先設(shè)置一系列的預(yù)設(shè)厚度作為靈敏區(qū)的初始厚度，然后再根據(jù)靈敏區(qū)的初始厚度對(duì)應(yīng)的每個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果以及預(yù)設(shè)結(jié)果來(lái)確定哪個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果是最佳的，選擇最佳的初始預(yù)測(cè)結(jié)果果對(duì)應(yīng)的初始厚度作為靈敏區(qū)的厚度。由于選擇的最佳的初始預(yù)測(cè)結(jié)果是與預(yù)設(shè)結(jié)果誤差最小的，根據(jù)該初始預(yù)測(cè)結(jié)果可準(zhǔn)確地確定靈敏區(qū)的厚度，提高后續(xù)單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度均為飽和截面的平方根。

獲取臨界電荷的公式具體為：

其中，Q_c為臨界電荷，LET_th為線性能量轉(zhuǎn)移閾值，ρ_Si為靈敏區(qū)的材料密度，z為靈敏區(qū)的厚度。

也就是說(shuō)，將待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度作為靈敏區(qū)的厚度時(shí)，此處的z即為檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度。又或者，是通過(guò)在預(yù)先設(shè)置的至少兩個(gè)厚度中的任意一個(gè)厚度，根據(jù)每個(gè)厚度進(jìn)行臨界電荷的計(jì)算，可得到至少兩個(gè)臨界電荷，臨界電荷的數(shù)量與厚度的數(shù)量相同。另外，獲取初始臨界電荷的公式與上述獲取臨界電荷的公式類似，不同點(diǎn)在于獲取初始臨界電荷時(shí)將上述公式中等式右邊的靈敏區(qū)的厚度z替換為靈敏區(qū)的初始厚度。

請(qǐng)參閱圖6，還提供一實(shí)施例的電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置，包括：

獲取模塊610，用于獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間。

在大氣中存在各種輻射粒子，其中，大氣中子在大氣中含量較高，大氣中子輻射到電子器件對(duì)電子器件，可能會(huì)導(dǎo)致電子器件發(fā)生錯(cuò)誤，即發(fā)生單粒子效應(yīng)，從而，有必要對(duì)電子器件進(jìn)行單粒子效應(yīng)研究。首先，獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間，其中，大氣中子譜表示大氣中子的通量-能量譜，即大氣中子譜的橫坐標(biāo)為中子能量，縱坐標(biāo)為大氣中子的通量(每參考單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的中子數(shù)量)。具體地，根據(jù)待檢測(cè)電子設(shè)備所在環(huán)境的經(jīng)緯度、海拔以及太陽(yáng)活動(dòng)等參數(shù)確定大氣中子譜，可通過(guò)Space Radiation(空間輻射環(huán)境及效應(yīng)分析)軟件計(jì)算得到大氣中子譜?？梢岳斫?，也可通過(guò)其他模型、工具或?qū)崪y(cè)數(shù)據(jù)等方式計(jì)算得到待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜。獲取大氣中子譜的參考單位時(shí)間，也就是說(shuō)為后續(xù)單粒子效應(yīng)檢測(cè)模擬實(shí)驗(yàn)提供實(shí)驗(yàn)時(shí)間，即當(dāng)采用上述大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子輻射待檢測(cè)電子器件參考單位時(shí)間，可實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)電氣器件在參考單位時(shí)間內(nèi)的單粒子效應(yīng)檢測(cè)。例如，當(dāng)參考單位時(shí)間為1分鐘，則待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)檢測(cè)為1分鐘內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，當(dāng)參考時(shí)間為1小時(shí)，則待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)檢測(cè)為小時(shí)內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)。

模型建立模塊620，用于建立待檢測(cè)電子器件的三維模型。

其中，待檢測(cè)電子器件的三維模型中包括靈敏區(qū)以及靈敏區(qū)的臨界電荷。對(duì)于實(shí)體的待檢測(cè)電子器件而言，大氣中子入射時(shí)可能導(dǎo)致單粒子效應(yīng)，在進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)待檢測(cè)電子器件建立三維模型，以模擬實(shí)體的待檢測(cè)器件，通過(guò)模擬待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜，對(duì)待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行中子輻射實(shí)驗(yàn)，以檢測(cè)待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)。

能量獲取模塊630，用于根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型，在待檢測(cè)電子器件的三維模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量。

通過(guò)將大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型后，由于中子核反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的核反應(yīng)產(chǎn)物，核反應(yīng)產(chǎn)物的部分或全部能量沉積在靈敏區(qū)。也就是說(shuō)，大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行模擬時(shí)間后，可獲得在待檢測(cè)電子器件的模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量。具體地，根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行參考單位時(shí)間的仿真實(shí)驗(yàn)，即將大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件參考單位時(shí)間進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)，獲取大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型，參考單位時(shí)間內(nèi)在待檢測(cè)電子器件的模型中產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物以及核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量。

單粒子效應(yīng)次數(shù)獲取模塊640，用于根據(jù)沉積能量以及靈敏區(qū)的臨界電荷，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物中沉積能量大于臨界電荷的核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量。

其中，單個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量大于臨界電荷對(duì)應(yīng)一次單粒子效應(yīng)。也就是說(shuō)，通過(guò)檢測(cè)大氣中子產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物中沉積能量大于臨界電荷的數(shù)量，即核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，以獲取發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)。例如，有m(大于0的正整數(shù))個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物沉積在靈敏區(qū)的沉積能量大于臨界電荷，即有m個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量。

預(yù)測(cè)結(jié)果獲取模塊650，用于根據(jù)參考時(shí)間單位以及核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，并將每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)作為待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果。

由于上述輻射實(shí)驗(yàn)是基于參考單位時(shí)間對(duì)待檢測(cè)電子器件進(jìn)行大氣中子入射單粒子效應(yīng)檢測(cè)的，獲得上述核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量后，也就是知道在參考單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)。

具體地，大氣中子譜的通量為每1小時(shí)通過(guò)n(大于0的正整數(shù))個(gè)大氣中子數(shù)量，將該大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件進(jìn)行1小時(shí)單粒子效應(yīng)檢測(cè)，也就是說(shuō)將1小時(shí)內(nèi)n個(gè)大氣中子入射到待檢測(cè)電氣器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，大氣中子可能會(huì)對(duì)待檢測(cè)電子器件造成單粒子效應(yīng)，通過(guò)大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件后產(chǎn)生的核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)的沉積能量以及靈敏區(qū)的臨界電荷，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，比如，得到m個(gè)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，則可知待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果為每小時(shí)發(fā)生了m次單粒子效應(yīng)，也就是說(shuō)知道在1小時(shí)內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，實(shí)現(xiàn)待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)檢測(cè)。

安全等級(jí)確定模塊660，用于根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。

通過(guò)對(duì)待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)的檢測(cè)獲得預(yù)測(cè)結(jié)果，可用于評(píng)價(jià)待檢測(cè)電子器件在其所處環(huán)境下的輻射可靠性，也就是說(shuō)，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，可確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)，以確保待檢測(cè)電子器件安全運(yùn)行。具體地，由于預(yù)測(cè)結(jié)果為每參考單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)即是電子器件發(fā)生的錯(cuò)誤，也就是說(shuō)，發(fā)生的單粒子效應(yīng)次數(shù)越少，電子器件發(fā)生的錯(cuò)誤越少，也就越安全，從而，用戶可根據(jù)安全等級(jí)決定是否再繼續(xù)使用電子器件，提高安全。

上述電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置，首先，獲取待檢測(cè)電子器件所處環(huán)境的大氣中子譜以及大氣中子譜的參考單位時(shí)間，建立待檢測(cè)電子器件的三維模型，根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子對(duì)待檢測(cè)器件的三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的沉積能量，再獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，根據(jù)參考時(shí)間單位以及核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的次數(shù)，即獲得待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的預(yù)測(cè)結(jié)果，根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果，確定待檢測(cè)電子器件的安全等級(jí)。也就是說(shuō)，上述電子器件大氣中子單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)裝置，只需建立待檢測(cè)電子器件的三維模型，通過(guò)將大氣中子入射至待檢測(cè)電子器件的三維模型進(jìn)行單粒子效應(yīng)實(shí)驗(yàn)即可獲取到核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)的沉積能量，根據(jù)靈敏區(qū)的沉積能量獲取核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量，根據(jù)核反應(yīng)產(chǎn)物效應(yīng)數(shù)量以及參考單位時(shí)間獲取預(yù)測(cè)結(jié)果，整個(gè)單粒子效應(yīng)檢測(cè)過(guò)程無(wú)需使用實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)，即無(wú)需花費(fèi)大量時(shí)間進(jìn)行實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，提高檢測(cè)效率，且無(wú)需利用大氣中子地面加速實(shí)驗(yàn)裝置即可實(shí)現(xiàn)單粒子效應(yīng)檢測(cè)，即無(wú)需花費(fèi)大量成本即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，成本低。

請(qǐng)參閱圖7，在其中一個(gè)實(shí)施例中，模型建立模塊包括：

參數(shù)獲取模721，用于獲取待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)。其中，靈敏區(qū)參數(shù)包括靈敏區(qū)的長(zhǎng)度、寬度和厚度以及靈敏區(qū)的臨界電荷。

三維模型建立模塊722，用于根據(jù)待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)建立待檢測(cè)電子器件的三維模型。

對(duì)于待檢測(cè)電子器件，依次包括表層金屬布線、靈敏區(qū)、埋氧層以及襯底層，從而，通過(guò)獲取表層金屬布線參數(shù)(包括表層金屬布線的厚度等)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)(埋氧層的厚度等)以及襯底層參數(shù)(襯底層的厚度等)，可以依次建立待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線、靈敏區(qū)、埋氧層以及襯底層的三維模型，從而建立起待檢測(cè)電子器件的三維模型。其中，靈敏區(qū)參數(shù)包括靈敏區(qū)的長(zhǎng)度、寬度和厚度以及靈敏區(qū)的臨界電荷。進(jìn)一步地，待檢測(cè)電子器件在靈敏區(qū)靠近表層金屬布線的一側(cè)還設(shè)有介質(zhì)層，例如，二氧化硅層，在進(jìn)行三維建模時(shí)，還需獲取介質(zhì)層參數(shù)，即介質(zhì)層厚度以及介質(zhì)層材料成分等，根據(jù)待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、介質(zhì)層參數(shù)、靈敏區(qū)參數(shù)、埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)建立待檢測(cè)電子器件的三維模型。在本實(shí)施例中，可通過(guò)制造工藝或反向分析獲得金屬布線的厚度以及介質(zhì)層的厚度、材料成份等?？赏ㄟ^(guò)地面重離子加速器輻照實(shí)驗(yàn)獲靈敏區(qū)參數(shù)得，埋氧層參數(shù)以及襯底層參數(shù)可通過(guò)制造工藝或反向分析獲得。

請(qǐng)參閱圖8，在其中一個(gè)實(shí)施例中，參數(shù)獲取模塊721包括：

密度厚度獲取模塊801，用于獲取靈敏區(qū)的材料密度以及待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度，將待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度作為靈敏區(qū)的厚度。

對(duì)于半導(dǎo)體電子器件，包括有耗盡區(qū)和阱區(qū)，例如CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)反向器是一種半導(dǎo)體電子器件。在本實(shí)施例中，待檢測(cè)電子器件包括耗盡區(qū)和阱區(qū)，通過(guò)獲取待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度，將待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度作為靈敏區(qū)的厚度，從而實(shí)現(xiàn)靈敏區(qū)參數(shù)中靈敏區(qū)的厚度的獲取。

數(shù)據(jù)對(duì)獲取模塊802，用于獲取待檢測(cè)電子器件在重離子加速器輻照下的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)。

即預(yù)先通過(guò)地面重離子加速器輻照實(shí)驗(yàn)可得到待檢測(cè)電子器件的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)，也就是說(shuō)這些數(shù)據(jù)對(duì)是可通過(guò)預(yù)先實(shí)驗(yàn)得到，然后對(duì)其進(jìn)行獲取即可，在進(jìn)行本實(shí)施例中的單粒子效應(yīng)檢測(cè)時(shí)無(wú)需進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，提高效率。具體地，將待檢測(cè)器件暴露在重離子加速器輻照環(huán)境下，用于模擬待檢測(cè)器件被使用的輻射環(huán)境，例如，空間飛行器的空間輻射環(huán)境。通過(guò)將待檢測(cè)器件暴露在重離子加速器輻照環(huán)境下，能夠獲取待檢測(cè)器件在輻射環(huán)境下的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)。

擬合曲線獲取模塊803，用于通過(guò)韋伯?dāng)M合對(duì)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合，獲得韋伯?dāng)M合曲線。

閾值及截面獲取模塊804，用于根據(jù)韋伯?dāng)M合曲線，獲取線性能量轉(zhuǎn)移閾值以及飽和截面。

長(zhǎng)寬度獲取模塊805，用于根據(jù)飽和截面，獲取靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。

臨界電荷獲取模塊806，用于根據(jù)線性能量轉(zhuǎn)移閾值、靈敏區(qū)的材料密度以及靈敏區(qū)的厚度，獲取臨界電荷。

上述獲得的預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)是離散的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)這些離散的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合可得到與這些數(shù)據(jù)對(duì)較為接近的擬合曲線。在本實(shí)施例中，通過(guò)韋伯?dāng)M合方法對(duì)這些預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合。具體擬合過(guò)程如下：

首先，設(shè)置韋伯?dāng)M合曲線的第一擬合參數(shù)、第二擬合參數(shù)、第三擬合參數(shù)以及第四擬合參數(shù)，根據(jù)第一擬合參數(shù)、第二擬合參數(shù)、第三擬合參數(shù)以及第四擬合參數(shù)，建立初始韋伯?dāng)M合曲線。建立初始韋伯?dāng)M合曲線的公式具體如下：

σ(LET)＝σ_sat(1-exp{-[(LET-LET_th)/W]^S})。

其中，σ(LET)為初始韋伯?dāng)M合曲線的因變量，即單粒子效應(yīng)截面，σ_sat為第一擬合參數(shù)，LET為初始韋伯?dāng)M合曲線的自變量，即線性能量轉(zhuǎn)移值，LET_th為第二擬合參數(shù)，W為第三擬合參數(shù)，S為第四擬合參數(shù)。其中，第一擬合參數(shù)對(duì)應(yīng)單粒子效應(yīng)檢測(cè)過(guò)程中待檢測(cè)電子器件的靈敏區(qū)的飽和截面，第二擬合參數(shù)對(duì)應(yīng)線性能量轉(zhuǎn)移閾值，也就是說(shuō)，對(duì)初始韋伯?dāng)M合曲線中參數(shù)進(jìn)行求解獲知第一擬合參數(shù)和第二擬合參數(shù)后即可知靈敏區(qū)的飽和截面和線性能量轉(zhuǎn)移閾值。

在建立初始韋伯?dāng)M合曲線后，根據(jù)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)，計(jì)算第一擬合參數(shù)的值、第二擬合參數(shù)的值、第三擬合參數(shù)的值以及第四擬合參數(shù)的值，即初始韋伯?dāng)M合曲線中的四個(gè)擬合參數(shù)的值均獲知。再根據(jù)第一擬合參數(shù)的值、第二擬合參數(shù)的值、第三擬合參數(shù)的值以及第四擬合參數(shù)的值，獲得韋伯?dāng)M合曲線。也就是將第一擬合參數(shù)的值、第二擬合參數(shù)的值、第三擬合參數(shù)的值以及第四擬合參數(shù)的值代入到初始韋伯?dāng)M合曲線中獲得韋伯?dāng)M合曲線。根據(jù)韋伯?dāng)M合曲線中的第一擬合參數(shù)的值可獲知靈敏區(qū)的飽和截面，根據(jù)第二擬合參數(shù)的值即可獲知線性能量轉(zhuǎn)移閾值。然后在根據(jù)飽和截面，獲取靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度，根據(jù)線性能量轉(zhuǎn)移閾值、靈敏區(qū)的材料密度以及靈敏區(qū)的厚度，獲取臨界電荷。

請(qǐng)參閱圖9，在另一個(gè)實(shí)施例中，參數(shù)獲取模塊721包括：

第一信息獲取模塊901，用于獲取預(yù)先設(shè)置的至少兩個(gè)預(yù)設(shè)厚度以及靈敏區(qū)的材料密度，將預(yù)先設(shè)置的各預(yù)設(shè)厚度分別作為靈敏區(qū)的初始厚度。

數(shù)據(jù)獲取模塊902，用于獲取待檢測(cè)電子器件在重離子加速器輻照下的單粒子效應(yīng)截面與線性能量轉(zhuǎn)移值的數(shù)據(jù)對(duì)。

韋伯?dāng)M合曲線獲取模塊903，用于通過(guò)韋伯?dāng)M合對(duì)預(yù)設(shè)的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行擬合，獲得韋伯?dāng)M合曲線。

第二信息獲取模塊904，用于根據(jù)韋伯?dāng)M合曲線，獲取線性能量轉(zhuǎn)移閾值以及飽和截面。

第三信息獲取模塊905，用于根據(jù)飽和截面，獲取靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度。

初始臨界電荷獲取模塊906，用于根據(jù)線性能量轉(zhuǎn)移閾值、靈敏區(qū)的材料密度以及每個(gè)靈敏區(qū)的初始厚度，獲取至少兩個(gè)初始臨界電荷。

其中，初始臨界電荷的數(shù)量與靈敏區(qū)的初始厚度的數(shù)量相同。也就是說(shuō)，由于初始臨界電荷需要根據(jù)靈敏區(qū)的初始厚度計(jì)算得到，從而獲取有多少個(gè)初始厚度，對(duì)應(yīng)計(jì)算多少個(gè)初始臨界電荷。

初始三維模型建立模塊907，用于根據(jù)待檢測(cè)電子器件的表層金屬布線參數(shù)、靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度、埋氧層參數(shù)、襯底層參數(shù)、每個(gè)靈敏區(qū)的初始厚度以及與靈敏區(qū)的初始厚度對(duì)應(yīng)的每個(gè)初始臨界電荷建立至少兩個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型。

其中，待檢測(cè)電子器件的初始三維模型的數(shù)量與靈敏區(qū)的初始厚度的數(shù)量相同。由于靈敏區(qū)的初始厚度的數(shù)量有多個(gè)，根據(jù)靈敏區(qū)的多個(gè)初始厚度對(duì)應(yīng)可獲得多個(gè)臨界電荷，從而對(duì)應(yīng)建立多個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型。在本實(shí)施例中，得到多個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型后，對(duì)待檢測(cè)電子器件的每個(gè)初始三維模型進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)，可得到與預(yù)先設(shè)置的預(yù)設(shè)厚度的數(shù)量相同個(gè)數(shù)的初始預(yù)測(cè)結(jié)果，也就是說(shuō)，對(duì)于單個(gè)待檢測(cè)電子器件，建立至少兩個(gè)初始三維模型，可對(duì)應(yīng)得到至少兩個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果。

初始能量獲取模塊908，用于根據(jù)大氣中子譜對(duì)應(yīng)的大氣中子分別對(duì)每個(gè)待檢測(cè)器件的初始三維模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，獲取大氣中子入射至每個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型，在每個(gè)待檢測(cè)電子器件的初始三維模型中產(chǎn)生的初始核反應(yīng)產(chǎn)物以及初始核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的初始沉積能量。

對(duì)每個(gè)初始三維模型進(jìn)行大氣中子入射實(shí)驗(yàn)，單個(gè)初始三維模型可對(duì)應(yīng)得到一組初始核反應(yīng)產(chǎn)物以及初始核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的初始沉積能量，從而，可得到至少兩組初始核反應(yīng)產(chǎn)物以及兩組初始核反應(yīng)產(chǎn)物分別在靈敏區(qū)中的初始沉積能量。

初始核反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量獲取模塊909，用于根據(jù)各沉積能量以及各初始臨界電荷，獲取每個(gè)初始三維初始模型對(duì)應(yīng)的初始核反應(yīng)產(chǎn)物中初始沉積能量大于對(duì)應(yīng)的初始臨界電荷的初始核反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量.

其中，單個(gè)初始核反應(yīng)產(chǎn)物在靈敏區(qū)中的初始沉積能量大于初始臨界電荷對(duì)應(yīng)一次單粒子效應(yīng)。

單粒子效應(yīng)初始次數(shù)獲取模塊910，用于根據(jù)參考時(shí)間單位以及每個(gè)初始三維初始模型對(duì)應(yīng)的初始核反應(yīng)產(chǎn)物數(shù)量，獲取每參考單位時(shí)間內(nèi)各初始三維初始模型對(duì)應(yīng)的待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的初始次數(shù).

初始預(yù)測(cè)結(jié)果獲取模塊911，用于將每參考單位時(shí)間內(nèi)待檢測(cè)電子器件發(fā)生單粒子效應(yīng)的各初始次數(shù)分別對(duì)應(yīng)作為待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的初始預(yù)測(cè)結(jié)果，獲得至少兩個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果。

其中，初始預(yù)測(cè)結(jié)果的數(shù)量與預(yù)設(shè)厚度的數(shù)量相同。

預(yù)設(shè)結(jié)果獲取模塊912，用于獲取預(yù)設(shè)結(jié)果。

厚度確定模塊913，用于將待檢測(cè)電子器件單粒子效應(yīng)的各初始預(yù)測(cè)結(jié)果分別與預(yù)設(shè)結(jié)果進(jìn)行比較，將各初始預(yù)測(cè)結(jié)果中與預(yù)設(shè)結(jié)果誤差最小的初始預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè)厚度作為靈敏區(qū)的厚度。

預(yù)設(shè)結(jié)果是預(yù)先通過(guò)實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行單粒子效應(yīng)檢測(cè)得到的，也就是說(shuō)預(yù)設(shè)結(jié)果是通過(guò)實(shí)測(cè)試驗(yàn)已獲得的結(jié)果。由于得到的各初始預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確度不盡相同，需要在這些初始預(yù)測(cè)結(jié)果中選擇最佳初始預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)應(yīng)的初始厚度作為靈敏區(qū)的厚度，也就是說(shuō)，在本實(shí)施例中，是通過(guò)預(yù)先設(shè)置一系列的預(yù)設(shè)厚度作為靈敏區(qū)的初始厚度，然后再根據(jù)靈敏區(qū)的初始厚度對(duì)應(yīng)的每個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果以及預(yù)設(shè)結(jié)果來(lái)確定哪個(gè)初始預(yù)測(cè)結(jié)果是最佳的，選擇最佳的初始預(yù)測(cè)結(jié)果果對(duì)應(yīng)的初始厚度作為靈敏區(qū)的厚度。由于選擇的最佳的初始預(yù)測(cè)結(jié)果是與預(yù)設(shè)結(jié)果誤差最小的，根據(jù)該初始預(yù)測(cè)結(jié)果可準(zhǔn)確地確定靈敏區(qū)的厚度，提高后續(xù)單粒子效應(yīng)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性。

在其中一個(gè)實(shí)施例中，靈敏區(qū)的長(zhǎng)度和寬度均為飽和截面的平方根。

獲取參數(shù)獲取模塊獲取臨界電荷的公式具體為：

其中，Q_c為臨界電荷，LET_th為線性能量轉(zhuǎn)移閾值，ρ_Si為靈敏區(qū)的材料密度，z為靈敏區(qū)的厚度。

也就是說(shuō)，將待檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度作為靈敏區(qū)的厚度時(shí)，此處的z即為檢測(cè)電子器件的耗盡區(qū)的厚度或阱區(qū)的深度。又或者，是通過(guò)在預(yù)先設(shè)置的至少兩個(gè)厚度中的任意一個(gè)厚度，根據(jù)每個(gè)厚度進(jìn)行臨界電荷的計(jì)算，可得到至少兩個(gè)臨界電荷，臨界電荷的數(shù)量與厚度的數(shù)量相同。另外，獲取初始臨界電荷的公式與上述獲取臨界電荷的公式類似，不同點(diǎn)在于獲取初始臨界電荷時(shí)將上述公式中等式右邊的靈敏區(qū)的厚度z替換為靈敏區(qū)的初始厚度。

以上實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。