空间成像优势空间成像有几个独特的挑战,通常需要高度优化的图像传感器。将相机发射到太空的成本很高,这意味着性能和传统都至关重要。这就是为什么 CCD 在停止用于大多数地面应用之后仍然继续主导空间市场的原因。对于大多数空间应用而言,非常高的电光性能至关重要,特别是量子效率 (QE)、噪声、动态范围 (DR)、暗信号(或漏电流)、均匀性和性能重复性方面。空间应用还需要抗辐射、低功耗(CMOS 通常在这方面表现更好)、可靠性和长期稳定性。可以说,对于所有这些参数,CMOS 都达到或超过了 CCD 技术。
太空 CSAC 是商用现货 (COTS) 部件,按照 IPC-610 2 级标准制造,采用可耐受 20 krad 和 64 MeV 辐射的商用电子元件。我们使用“谨慎 COTS”一词是因为我们实施持续的批次日期代码筛选。在制造每一批新的太空 CSAC 之前,我们使用特定批次组件的样品来构建太空 CSAC 测试单元,这些单元经过辐射测试超过 20 krad,并且只有确认耐辐射后,这些批次才会分配给太空 CSAC 制造。太空 CSAC 随后在发布前经过正常的严格 CSAC 测试程序。谨慎 COTS 弥补了纯 COTS 和完全抗辐射太空级之间的差距。
7. 尽管瑞萨电子致力于提高瑞萨电子产品的质量和可靠性,但半导体产品具有以一定比率发生故障和在特定使用条件下发生故障等特定特性。此外,瑞萨电子产品不采用抗辐射设计。请确保实施安全措施,以防止瑞萨电子产品发生故障或故障时造成人身伤害、火灾造成的伤害或损害以及社会损害,例如硬件和软件的安全设计(包括但不限于冗余、火灾控制和故障预防)、老化退化的适当处理或任何其他由您自行负责的适当措施,作为对您产品/系统的保修。由于单独评估微机软件非常困难且不切实际,请评估您制造的最终产品或系统的安全性。
航天器和卫星等空间信息物理系统 (S-CPS) 高度依赖机载计算机的可靠性来保证其任务的成功。仅依靠抗辐射技术成本极高,而开发不灵活的架构和微架构修改以在系统内引入模块冗余会导致面积显著增加和性能下降。为了减轻传统抗辐射和模块冗余方法的开销,我们提出了一种新颖的混合模块冗余 (HMR) 方法,该冗余方案以 RISC-V 处理器集群为特色,具有灵活的按需双核和三核锁步计算核心分组,具有运行时分锁功能。此外,我们提出了两种基于软件和基于硬件的恢复方法,以权衡性能和面积开销。我们的容错集群以 430 MHz 的速度运行,在非冗余模式下配置时,矩阵乘法基准测试中可实现高达 1160 MOPS,在双重和三重模式下分别可实现 617 和 414 MOPS。三重模式下的软件恢复需要 363 个时钟周期,占用 0.612 平方毫米,相当于非冗余 12 核 RISC-V 集群面积开销的 1.3%。作为一种高性能替代方案,一种新的基于硬件的方法可在短短 24 个时钟周期内提供快速故障恢复,占用 0.660 平方毫米,相当于基线非冗余 RISC-V 集群面积开销的 ∼ 9.4%。该集群还增强了分锁功能,可以以最小的性能损失进入可用的冗余模式之一,从而允许在独立模式下执行任务关键型代码部分,或在可靠性模式下执行性能部分,进入和退出的开销小于 400 个时钟周期。提议的系统是第一个将这些功能集成到基于 RISC-V 的开源计算设备上的系统,可实现精细可调的可靠性与性能权衡。
自从 1981 年 Mimura 博士展示出第一个高电子迁移率晶体管 (HEMT) 以来,HEMT 得到了迅速发展,并在不同的材料系统中商业化,用于各种应用。在早期开发阶段,基于 AlGaAs/GaAs、GaAs/InGaAs 和 InP 的 HEMT 被广泛应用于高速电子通信应用中,具有出色的噪声和功率性能。GaN HEMT 的发展为更多应用打开了大门,例如电力电子、毫米波频率系统、生物传感和抗辐射电子。最近,基于 AlGaN 和 Ga2O3 的超宽带隙材料 HEMT 已被引入并显示出令人鼓舞的结果。本期特刊将介绍创新的 HEMT 设备、基于 HEMT 技术的应用、HEMT 相关材料研究,包括外延生长、材料特性和制造技术以及 HEMT 模拟。
TPS7H4001-SP 和 TPS7H4003-SEP 是集成 FET 的高电流 (18 A) 降压转换器,其主要特性是能够并联最多 4 个相位相差 90 度的器件,而无需外部时钟,旨在满足核心轨道上对更高电流日益增长的需求。0.6 V 基准电压使它们能够满足此轨道通常的低电压要求。TPS50601A-SP 是一款较小的 6 A 高效降压转换器,拥有十多年的实际使用经验,用于为许多辅助轨道供电。封装兼容的 TPS7H4002-SP 也可用于为辅助轨道供电,因为它在架构上与 TPS50601A-SP 非常相似,但电流限制较低,适合较小的电感器尺寸。对于类似的 6 A 抗辐射设计,TPS7H4010-SEP 在 4×6 mm WQFN 封装中提供了极其紧凑的设计,并且是 32 V in 下空间级开关稳压器中最宽的 V 值。
随着 LHC 加速器的建成,高能物理电子学开启了新的篇章。这种高亮度强子对撞机在加速质子迎头碰撞点附近建造的探测器系统中产生了前所未有的辐射背景,这对电子设备的可靠功能尤其不利。例如,表 1 描述了 LHC 两个通用探测器系统之一(ATLAS)的辐射背景,图 1 显示了另一个(CMS)的横向视图,以说明不同专用探测器层的位置。90 年代初,人们已经清楚地认识到,跟踪器的电子设备需要具有前所未有的抗辐射能力,而 HEP 社区必须获得有关电子设备和电路中辐射效应的新能力。随着高亮度 LHC 升级的批准,辐射背景增加了 10 倍,事情变得更具挑战性。
摘要:航空航天应用中使用的微电子电路在辐射极其强烈的环境中工作,极有可能发生单粒子翻转 (SEU)。静态随机存取存储器 (SRAM) 是这些电路中最容易受到影响的,因为它占据了最近的片上系统 (SoC) 的很大一部分区域,并且还经常存储重要数据。因此,保持与 SEU 相关的数据完整性已成为 SRAM 位单元设计的主要要求。与 CMOS 器件相比,在 SRAM 单元中使用 FinFET 器件可以提供更高的抗辐射能力。在这项工作中,我们使用 TCAD 模拟分析了 SEU 对三种不同的基于 FinFET 的 6T 位单元配置的影响,其中访问和下拉晶体管中的鳍片数量不同。我们分析了 90 度和 60 度角下 SEU 的影响。
缩写 定义 缩写 定义 AF 空军 NASA 美国国家航空航天局 BGA 球栅阵列 NEPAG NASA 电子零件保证组 BN 贝叶斯网络 NEPP NASA 电子零件和包装(程序) BoK 知识体系 NESC NASA 工程和安全中心 CMOS 互补金属氧化物半导体 NODIS NASA 在线指令信息系统 COTS 商用现货 NPR NASA 程序要求 CPU 中央处理单元 NRO 国家侦察办公室 DDR 双倍数据速率 NSREC 核与空间辐射效应会议 DLA 国防后勤局 OCE 总工程师办公室 DMEA 国防微电子活动 OGA 其他政府机构 DoD 国防部 PIC 光子集成电路 DoE 能源部 POC 联系点 EEE 电气、电子和机电 PoF 故障物理学 ETW 电子技术研讨会 RF 射频 FPGA 现场可编程门阵列 RH 抗辐射 GaN 氮化镓 RHA 抗辐射保证 GIDEP 政府工业数据交换计划 SAPP 空间资产保护计划 GPU 图形处理单元 SDRAM 同步动态随机存取存储器 GRC 格伦研究中心 SEE 单事件效应 GSFC 戈达德太空飞行中心 SiC 碳化硅 GSN 目标结构化符号 SMA 安全与任务保障 HQ 总部 SMC 空间与导弹系统中心 IC 集成电路 SOA 安全操作区 IEEE 电气和电子工程师协会 SoC 片上系统 JPL 喷气推进实验室 SRAM 静态随机存取存储器 JSC 约翰逊航天中心 SSAI 科学系统与应用公司 LaRC 兰利研究中心 STMD 空间技术任务理事会 LGA 陆地栅格阵列 STT 自旋转移力矩 MAPLD 军用和航空航天可编程逻辑器件(研讨会) SysML 系统建模语言 MBMA 基于模型的任务保障 TID 总电离剂量 MRAM 磁性随机存取存储器 TSV 硅通孔 MSFC 马歇尔太空飞行中心
缩写 定义 缩写 定义 AF 空军 NASA 美国国家航空航天局 BGA 球栅阵列 NEPAG NASA 电子零件保证组 BN 贝叶斯网络 NEPP NASA 电子零件和包装(程序) BoK 知识体系 NESC NASA 工程和安全中心 CMOS 互补金属氧化物半导体 NODIS NASA 在线指令信息系统 COTS 商用现货 NPR NASA 程序要求 CPU 中央处理单元 NRO 国家侦察办公室 DDR 双倍数据速率 NSREC 核与空间辐射效应会议 DLA 国防后勤局 OCE 总工程师办公室 DMEA 国防微电子活动 OGA 其他政府机构 DoD 国防部 PIC 光子集成电路 DoE 能源部 POC 联系点 EEE 电气、电子和机电 PoF 故障物理学 ETW 电子技术研讨会 RF 射频 FPGA 现场可编程门阵列 RH 抗辐射 GaN 氮化镓 RHA 抗辐射保证 GIDEP 政府工业数据交换计划 SAPP 空间资产保护计划 GPU 图形处理单元 SDRAM 同步动态随机存取存储器 GRC 格伦研究中心 SEE 单事件效应 GSFC 戈达德太空飞行中心 SiC 碳化硅 GSN 目标结构化符号 SMA 安全与任务保障 HQ 总部 SMC 空间与导弹系统中心 IC 集成电路 SOA 安全操作区 IEEE 电气和电子工程师协会 SoC 片上系统 JPL 喷气推进实验室 SRAM 静态随机存取存储器 JSC 约翰逊航天中心 SSAI 科学系统与应用公司 LaRC 兰利研究中心 STMD 空间技术任务理事会 LGA 陆地栅格阵列 STT 自旋转移力矩 MAPLD 军用和航空航天可编程逻辑器件(研讨会) SysML 系统建模语言 MBMA 基于模型的任务保障 TID 总电离剂量 MRAM 磁性随机存取存储器 TSV 硅通孔 MSFC 马歇尔太空飞行中心