SR AM型FPGA總劑量輻射效應(yīng)及影響的研究.pdf

1、隨著航天技術(shù)的不斷發(fā)展和信息傳輸數(shù)據(jù)量的快速增長，人們對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率的需求也由Mbps量級(jí)增長到Gbps量級(jí)，傳統(tǒng)的微波通信由于載波頻率的限制，很難將數(shù)據(jù)率提高到幾Gbps甚至幾十Gbps。采用激光作為信息載體的衛(wèi)星光通信技術(shù)就是一種很好的解決方案，相比于傳統(tǒng)的微波通信技術(shù)，衛(wèi)星光通信技術(shù)具有通信數(shù)據(jù)率高（可達(dá)幾百Gb/s）、抗干擾能力強(qiáng)、保密性好以及終端質(zhì)量輕、體積小、功耗低等優(yōu)勢。
　　在衛(wèi)星光通信中終端系統(tǒng)中，SRAM型FPG

2、A由于其可編程、集成度高、功耗低、速度快等特點(diǎn)，在高速數(shù)據(jù)采集、系統(tǒng)控制等方面有著極其重要的地位。然而，由于目前我國FPGA芯片制造技術(shù)水平的落后及美國禁運(yùn)政策的限制，導(dǎo)致國內(nèi)軍品級(jí)和宇航級(jí)FPGA芯片的獲取困難，價(jià)格昂貴。而商用SRAM型FPGA器件的成本低、獲取容易，在衛(wèi)星光通信終端系統(tǒng)中具有很大的應(yīng)用前景。
　　然而，衛(wèi)星等航天器運(yùn)行的空間中存在著非常復(fù)雜的輻射環(huán)境，當(dāng)衛(wèi)星光通信終端在軌工作時(shí)，其系統(tǒng)中的SRAM型FPGA芯

3、片會(huì)受到輻射的影響，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)芯片的電學(xué)特性發(fā)生退化，主要表現(xiàn)為工作電流增大甚至功能失效，進(jìn)而威脅光通信終端在軌工作的安全性和可靠性。因此，很有必要對(duì)SRAM型FPGA的空間輻射效應(yīng)進(jìn)行研究，評(píng)估其空間應(yīng)用的可靠性。
　　本文對(duì)SRAM型FPGA在空間輻射環(huán)境中的總劑量輻射效應(yīng)進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。首先，概述了SRAM型FPGA在航天領(lǐng)域的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀；其次，結(jié)合空間輻射理論，分析了SRAM型FPGA總劑量輻射效應(yīng)的作用機(jī)理；

4、最后，本文采用60Co-γ輻射源對(duì)Xilinx公司Virtex-5系列的商用SRAM型FPGA進(jìn)行了總劑量輻射效應(yīng)地面模擬實(shí)驗(yàn)研究，結(jié)果表明，實(shí)驗(yàn)器件在輻照累積劑量達(dá)到一定值后，其功耗電流會(huì)隨著累積劑量的增加而上升，但在實(shí)驗(yàn)所輻照的劑量內(nèi)，F(xiàn)PGA未出現(xiàn)功能失效，實(shí)驗(yàn)最終得出所選SRAM型FPGA芯片的總劑量失效閾值超過70krad（Si），能夠滿足LEO衛(wèi)星低軌工作3年的總劑量要求。此外，本文還對(duì)SRAM型FPGA芯片輻照后的退火效應(yīng)