耐輻射

由於商業和政府任務的激增，航太經濟正在加速。隨著運算和 AI 的發展，對於能夠直接在太空中處理資料的高效能技術的需求也在增加。 

AI 邊緣運算正在改變航太營運，讓太空船能夠分析感測器資料、偵測異常情況並自主做出決策，減少對地面系統的依賴，同時保留上行連結和下行連結頻寬。 

耐輻射儲存解決方案對於確保這些智慧自主平台能夠在嚴酷的航太條件下可靠地運行至關重要，在此環境中，暴露於電離輻射會干擾或損害傳統電子設備。

瞭解輻射耐受性在電子產品中的意義，以及美光如何使其輻射耐受性記憶體解決方案獲得航太和防禦的資格。與我們的銷售支援團隊聯絡，瞭解更多資訊。 

什麼是輻射耐受？

輻射耐受性定義：耐輻射是指特別有資格在具有游離輻射的環境中可靠運行的電子元件。

輻射耐受能力和輻射耐受度等術語是密切相關的，但在技術和行銷環境中具有不同的目的。

輻射耐受能力是指可測量的系統、元件或材料承受電離輻射的能力。它透過設計技術和資格鑑定過程來實現，從而減輕電離顆粒的影響。輻射耐受能力一詞通常用於討論規格或性能閾值──例如，「美光的記憶體解決方案基於 TID 和 SEE 測試符合輻射耐受性標準。」

相比之下，輻射耐受性是一個描述性術語，適用於具有輻射耐受性的產品或技術，例如，「美光推出新的輻射耐受性 SLC NAND 快閃記憶體。」 雖然廣泛用於工程和行銷，但單一全球標準機構並未正式定義輻射耐受性。其含義可能隨環境而異──國家航空和太空管理局（NASA）、歐洲太空管理局（ESA）和其他組織可能採用不同的閾值和資格標準。

然而，在美光，輻射耐受性反映了符合公認標準的具體和嚴格的資格認證流程。這包括基於 NASA 的 PEM-INST-001 2 級流程、用於 TID 的 MIL-STD-883 TM1019 條件 D 和用於 SEE 的 ASTM F1192 / JESD57 的擴展測試和篩選協定。這些一致性確保美光的輻射耐受元件符合航太和國防環境的可靠性需求。

為何輻射耐受性很重要？

部署在偏遠和極端環境中的電子，例如航太、高海拔飛行和核設施，必須能夠承受極端條件。這些包括振動、真空壓力、溫度波動和輻射暴露。 

長期暴露於來自太陽能粒子和銀河宇宙射線的電離輻射，可能會使傳統電子產品劣化。耐受輻射的電子元件對於確保任務成功至關重要，儘管面臨這些威脅，智慧平台仍可安全且一致地運作。

如何達到輻射耐受性？

輻射耐受元件經過測試，符合承受三種主要輻射影響的條件：

• 游離總劑量（TID）：長期輻射暴露造成的累積性損害會降低半導體效能。 
• 單一事件影響（SEE）：單一高能粒子撞擊裝置造成的突然中斷，可能導致資料損毀或功能錯誤。 
• 位移損壞： 半導體晶格內由粒子置換原子引起的結構性損壞，這會影響長期的可靠性。 

為達到輻射耐受性，製造商採用結合特殊材料、設計策略和嚴格的測試協定，包括：

• 諸如絕緣矽（SOI）和鍺矽（SiGe）等輻射硬化材料較不容易因輻射暴露導致電荷積聚和降解。 
• 強大的電路設計技術，如備用電路、自動錯誤修正和敏感區域隔離，以防止損壞傳播。 
• 製程級強化與屏蔽，降低輻射對裝置效能的影響。 

在美光，輻射耐受性代表什麼意思？

雖然大多數輻射耐受元件，包括商用塑料封裝微電路（PEM），都被設計來承受總電離劑量（TID）、單一事件效應（SEE）和位移損壞，但其本質上並非設計用於航太或國防的惡劣環境。 

在美光，輻射耐受性超越業界標準。美光的耐輻射不僅具有輻射耐受性，還符合嚴格的航太認證標準，包括 TID、SEE 和符合 NASA 和軍事協議的延伸測試，以確保航天和國防環境中的可靠性。

美光的輻射耐受資格認證流程包括：

• 擴展品質和性能測試，廣泛的元件篩選，與 NASA 的 PEM-INST-001 2 級流程保持一致，包括溫度循環、缺陷檢測和 590 小時動態老化。
• TID 測試，與 MIL-STD-883 TM1019 條件 D 一致，測量軌道上的伽馬輻射耐受性。
• SEE 測試，符合美國材料測試協會（ASTM）F1192 和聯合電子裝置工程委員會（JEDEC）標準 JESD57，評估高能粒子對半導體的影響。

這些標準確保美光的元件不僅具有輻射耐受性，而且符合航太標準，為任務關鍵型應用提供信心。

輻射耐受電子產品的歷史為何？

輻射耐受電子產品的演進反映出數十年的創新，這是由於需要在高輻射環境中可靠地運作，例如航太、軍事區和核設施：

• 1960-1970 年代早期太空任務：在太空探索的早期，輻射耐受性已成為一項關鍵要求。NASA 和國防機構開始對商用電子產品進行改造，使其具備基本的屏蔽和冗餘功能以抵禦宇宙輻射。這些早期系統為輻射強化設計原則奠定了基礎。
• 1980 年代至 1990 年代，輻射硬化元件： 隨著衛星和國防技術的成熟，製造商開始生產專門製造的抗輻射加强（抗輻射加强）元件。這些晶片採用專門的材料和佈局設計，以抵抗總電離劑量（TID）和單事件效應（SEE）。然而，由於較舊或較不先進的技術，其在效能方面經常落後於商業元件，而且由於其專業製造和有限的生產量，其價格明顯更高。
• 2000–2010 年升級篩選 COT：為了降低成本、提高效能和提高可用性，工程師開始升級篩選商用現成（COTS）元件──測試並驗證其於輻射環境下的性能。雖然價格更實惠，但這種方法帶來了變異性和生命週期風險。
• 2010 年代至目前採用輻射強化設計（RHBD）：RHBD 方法將輻射耐受性直接嵌入晶片架構，徹底改變了該領域。這使得開發出性能更優、重量更輕、可靠性更高的系統單晶片(SoC)解決方案成為可能，以滿足航太和國防任務的需求。 
• 2020 年代──符合現代航太需求的記憶體： 像美光這樣的公司現在提供符合航太資格的輻射耐受記憶體，其設計符合諸如 MIL-STD-883、ASTM F1192 和 JESD57 等嚴格標準。這些解決方案支援啟用 AI 的邊緣運算，並在軌道上進行自主決策，開創了智慧、韌性航太系統的新紀元。

如何使用輻射耐受裝置和系統？

輻射耐受性對於在電離輻射可能損害傳統電子設備的環境中實現可靠操作至關重要。輻射耐受元件和系統用於各種任務關鍵型應用：

太空探索和衛星系統

輻射耐受電子元件可確保軌道上的性能不中斷，因爲宇宙射線和太陽能粒子對資料完整性和系統穩定性構成持續的威脅。

軍事和國防電子

國防平台仰賴輻射耐受元件，在高海拔和易核區進行安全通訊、監控和導航。

高海拔航空電子

在高海拔地區操作的飛機會暴露於更高的輻射量中。在這些情況下，耐輻射航空電子設備可維持飛行安全和系統可靠性。

核能基礎設施

核設施中的控制系統必須承受輻射暴露，以確保安全操作，並防止在常規和緊急情況下發生系統故障。

工業和 IoT 的應用

輻射耐受裝置越來越常用於部署在惡劣環境中的工業自動化和遠端感測系統，例如接近反應器或航空航太製造。