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超越太空科學(xué)的范疇:高抗干擾的電子設(shè)計(jì)要求

秩名 發(fā)表于 2012-04-06 10:07 | 分類標(biāo)簽:積體電路前沿技術(shù)半導(dǎo)體

  自有生民之初,人類對于太空便深為著迷。在任何時(shí)代,星光點(diǎn)點(diǎn)的天空總是令人引發(fā)無限的想像力。科學(xué)小說在文學(xué)作品與娛樂媒體中相當(dāng)流行。太空旅行和探險(xiǎn)一直是所有時(shí)代熱門的話題,并且是國際紛爭、主權(quán)彰顯、國力與國防安全的課題。美國將太空人送上月球距今已有40年的時(shí)間。如此驚人的壯舉在人類歷史上具有無與倫比的意義。

  其他國家也積極計(jì)劃登陸月球,準(zhǔn)備迎頭趕上美國,其中以中國與印度最為積極,不過,登陸月球需要相當(dāng)大的投資,是相當(dāng)艱鉅的壯舉。NASA計(jì)劃明年將太空梭除役,而戰(zhàn)神一號(hào)運(yùn)載火箭至少必須等到2014年才能建造完成。這使得冷戰(zhàn)時(shí)期美俄太空競賽中,積極發(fā)展的美國無法再將太空人送上太空,而必須借用俄羅斯蘇式火箭(Russian Soyuz rocket)。

  大多數(shù)人都曾經(jīng)聽過星艦迷航記(Star Trek)的寇克艦長的名言:「太空是等待我們開拓的終極邊疆!」太空旅行是科幻小說愛好者的夢想,不過,對于在太空產(chǎn)業(yè)工作的人而言,太空也是人類與電子產(chǎn)品難以挑戰(zhàn)的極限。沒有經(jīng)過長期大量的投入,沒有人或裝置能夠長久待在太空中。

  大家可能會(huì)很訝異,太陽是一個(gè)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)、自我維持的核反應(yīng)星體,向地球排放的大量能源與致命的輻射,所幸,地球的磁場能夠保護(hù)我們,阻絕其中大部份的輻射,使外來的輻射就像是河流之中流經(jīng)石頭的水一般。只要觀看北極光,就能夠約略瞭解如此的輻射是什么景況,由于地球兩極的磁場較弱,因此外來的輻射使大氣層離子化。請見圖1。

  超越太空科學(xué)的范疇:高抗干擾的電子設(shè)計(jì)要求

  地球的大氣層能夠阻絶外來的輻射,所造成的影響有好有壞,好的影響是外來的輻射不斷重建地球的臭氧層,保護(hù)人類不接觸太陽的紫外線(UV)輻射,不過,外來的輻射也會(huì)產(chǎn)生具破壞力的地面中子,在人體衰老的過程中,這些地面中子會(huì)造成細(xì)胞隨著時(shí)間的推移而損傷。

  在地面或海面上,暴露于地面中子的比例約為每平方公司10個(gè)中子,這些中子會(huì)造成電子產(chǎn)品的電路或邏輯不穩(wěn)定。中子進(jìn)入半導(dǎo)體晶片時(shí),與其他塬子碰撞后會(huì)釋放少量的能量,導(dǎo)致塬子大小的核分裂,產(chǎn)生足以干擾積體電路的能量。記憶體系統(tǒng)或高復(fù)雜度IC的使用者相當(dāng)關(guān)注這方面的干擾。例如,許多電腦當(dāng)機(jī)的真正元兇并不一定是Microsoft,而可能是其中一個(gè)積體電路中重要的電路節(jié)點(diǎn)發(fā)生中子撞擊所造成的反應(yīng)所致。圖2所示即為這方面的說明。

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