辐射对FPGA应用的影响及解决方 - FPGA/ASIC技术 -
以前很多人认为，半导体器件只会在太空应用中受到辐射的影响，但是随着半导体工艺的进步，很多地面的应用也会受到辐射的影响。今天，我们会介绍不同的辐射效应和对FPGA的影响，比较不同的FPGA的耐辐射性。
辐射的影响
按照是否能造成原子或者分子的电子脱离，辐射主要分为电离性和非电离性两大类，如图1所示。高能粒子或者电磁波包括X射线和γ射线都能够产生电离的作用。半导体器件受电离性的辐射影响较大，日常应用中以粒子引起的电离性辐射最常见，而其中，以α粒子和中子的影响力较大。
图1 辐射分类
对于太空和地面的应用而言，辐射效应可以分为两大类，单事件效应(SEE)和总离子剂量/总剂量(TID)。在对地面的应用中，单事件效应比较普遍，SEE是高能带电粒子在器件的灵敏区内产生大量带电粒子的现象，SEE的种类很多，尤其以单事件闭锁(SEL)和单事件/粒子翻转(SEU)最难处理。当辐射在器件内造成一定程度的离子化的时候，导通大电流，发生单事件闭锁现象，即使在最轻微的情况下，这种闭锁现象仍会引起芯片循环上电，严重情况下芯片会永久损坏。但是，值得高兴的是，已经可以使用芯片设计和工艺技术来减少单事件闭锁发生的几率。
一般电子应用中遇到的辐射问题来自于天然辐射，包括由太阳和宇宙的影响造成的因素造成。星系宇宙射线(GCR)是指来自于太空的α粒子、重离子和质子，而太阳主要发射电子、质子和重离子。中子的体积非常小，能够轻易穿过大气层，甚至能穿透整个地球，而且由于其不带电荷，能逃过地球的辐射带陷阱，因此到达地面和半导体产生作用的高能粒子以中子为主。
不同的环境对产生辐射的影响是不同得，辐射通量随着高度的上升成指数增加，在海拔330km时，是太空电子应用的所在地，海拔50km是军用飞机所能达到的高度，这里中子和其他粒子的强度都比较高，随着高度继续降低，辐射的通量随着降低，是商业飞机的应用高度。
地球上的中子来源分为天然来源和人造来源。天然来源是来自宇宙射线与大气中的氧和氮的相互作用，中子是太阳耀斑的副产品。人造来源包括核武器、核反应堆、医疗设备等。
