大容量Flash存储器空间辐射效应试验研究

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1、VoII2ONo．6航天器工程第2O卷第6期13OSPACECRAFTENGINEERING2O11年11月大容量Flash存储器空间辐射效应试验研究张洪伟于庆奎张大宇孟猛唐民(中国空问技术研究院，北京摘要分析了商用Flash存储器应用于航天器时应考虑的空间辐射效应和机理，并利用钴一607射线和重离子加速器对韩国三星公司生产的大容量Flash存储器KgXXG08UXA系列进行了抗电离总剂量试验和抗单粒子试验，以评估其空间应用可行性。试验结果显示：这一系列存储器的累积电离总剂量为50krad(Si)时，器件部分数据丢失，重新配置刷新后，功能正常；在线性能量传递值小于38

2、MeV·em。／mg时，未发生单粒子锁定和功能中断现象。空间辐射环境采用AD～AMS90最坏情况模型，太阳同步轨道高度965km，存储单元单粒子翻转率计算值为2×1O次／(天·器件)。关键词航天器；Flash存储器；辐射效应；电离总剂量；单粒子效应中图分类号：TN406文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2011．06．020文章编号：1673-8748(2011)06—013O—O5RadiationEffectTestonLargeCapacityFlashMemoriesZHANGHongweiYUQingkuiZHANGDa

3、yuMENGMengTANGMin(ChinaAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：TheradiationeffectsandmechanismofhighlyscaledFlashmemoriesappliedinspace～craftareanalyzed．ThetotalionizingdoseandsingleeventeffecttestsofhighlyscaledFlashmemoriesK9XXG08UXAseriesofSamsungarecarriedoutattheCo一60

4、facilityandtheheavyionsacceleratortoevaluatethepossibilityofapplicationinspace．Theresultsshowthatapartofdataarelostatatotalionizingdoseofnearly50krad(Si)andthememoriesworkwellafterreset—ting，andnosingleeventlatchupandsingleeventfunctionalinterruptoccuresatlinearenergytransformationbelow

5、38MeV·em／mg．Thecalculatedvalueofsingleeventupsetrateofmemoryunitis2×10errors／(device·day)intheconditionofADAMSof90worstenvironmentandSS0altitudeof965km．Keywords：spacecraft；Flashmemory；radiationeffect；totalionizingdose；singleeventeffect1引言更多成本，另一方面可以提供更大容量的存储空间。目前，Flash存储器仍属于商用器件，应用于航天器F

6、lash高密度存储器以大容量、高速率、低功中还有许多技术问题需要解决，其中，空问环境中的耗、低质量的特点引领着商业电子的革命。随着航电离总剂量(TID)效应和单粒子效应(SEE)是影响天器性能要求的逐步提高，使用这种器件作为航天Flash存储器应用于航天器的主要问题之一。器数据采集的存储模块，一方面可以为航天器节省电离总剂量效应会造成器件漏电流增大、存储信息收稿日期：2011-05—23；修回日期：2O¨一O9～3O作者简介：张洪伟(1981一)，男，工程师，从事航天器用元器件质量保证和工程应用工作。第6期张洪伟等：大容量Flash存储器空间辐射效应试验研究丢失等，甚

7、至产生部分坏块口]。单粒子效应包括单K9F4G08UOA(4G)多层芯片组装工艺，见图2。粒子翻转(sEU)、单粒子锁定(SEI)和单粒子功能中断(SEFI)等¨3]。单粒子翻转会造成存储数据位发生翻转；单粒子锁定是破坏性的，若不及时切断电源，可能烧毁器件；单粒子功能中断会造成连续整页或整块存储数据出错]。美国国家航空航天局(NASA)和欧洲航天局(ESA)均对Flash器件进行了图18GFlash芯片表面形貌和侧面x光照片包括辐射试验在内的可靠性评估试验。NASA的Fig．1ExternalandX-rayphotoof8GFlashmemoryc