SRAM型FPGA散裂中子源反角白光中子单粒子试验

陈冬梅 谭志新 孙旭朋 底桐 白桦

摘要：本文利用中国散裂中子源（CSNS）反角白光中子束线开展了45nm工艺XC6SLX150、XC6SLX16两款SRAM型FPGA器件大气中子单粒子效应地面模拟试验，分析获得了器件截面数据并与之前结果进行比较。结果表明，同工艺器件中子单粒子效应截面基本一致，反角白光中子源、LANSCE散裂源及国内14MeV单能中子源单粒子试验截面基本一致，验证了反角白光中子源开展大气中子单粒子试验的可行性。

关键词：散裂中子源；反角白光中子；FPGA；单粒子

中图分类号：V216.5文献标识码：ADOI：10.19452/j.issn1007-5453.2021.02.009

大气中子辐射会触发非现场编程逻辑器件（FPGA）、内建随机静态存储器（SRAM）出现单粒子翻转（SEU）等软错误现象，进而导致设备发生故障，因此一些关键场合下的FPGA应用必须经过单粒子效应测试才能投入使用。除了高原大气中子单粒子试验外，还可以采用单能中子源、散裂中子源等模拟加速单粒子测试过程[1]。散裂中子源被广泛采用的主要原因是其中子产生机制和宇宙射线在大气层中簇射产生次级粒子的机制相似，因而其能谱与自然环境的中子能谱比较接近，如LANSCE ICE House的散裂中子源能谱与地面能谱的形状相似，而且散裂中子源的中子注量率是自然环境下海平面中子注量率的3×108倍[2]，因此可以显著加快器件的测试过程。

近年来，国际电工委员会（IEC）、美国联邦航空局（FAA）等机构对于机载电子设备大气中子单粒子效应评价和减缓措施已经高度重视，目前国内针对大气中子单粒子效应已开展了相应防护设计与14MeV单粒子效应试验评价研究[3-11]。……