1引言

預計在未來10到20年，微電子器件抗輻射加固的重點發展技術是：抗輻射加固新技術和新方法研究；新材料和先進器件結構輻射效應；多器件相互作用模型和模擬研究；理解和研究復雜3－D結構、系統封裝的抗輻射加固；開發能夠降低測試要求的先進模擬技術；開發應用加固設計的各種技術。本文分析研究了微電子器件抗輻射加固設計技術和工藝制造技術的發展態勢。

2輻射效應和損傷機理研究

微電子器件中的數字和模擬集成電路的輻射效應一般分為總劑量效應（TID）、單粒子效應（SEE）和劑量率（DoesRate）效應。總劑量效應源于由γ光子、質子和中子照射所引發的氧化層電荷陷阱或位移破壞，包括漏電流增加、MOSFET閾值漂移，以及雙極晶體管的增益衰減。SEE是由輻射環境中的高能粒子（質子、中子、α粒子和其他重離子）轟擊微電子電路的敏感區引發的。在p－n結兩端產生電荷的單粒子效應，可引發軟誤差、電路閉鎖或元件燒毀。SEE中的單粒子翻轉（SEU）會導致電路節點的邏輯狀態發生翻轉。劑量率效應是由甚高速率的γ或X射線，在極短時間內作用于電路，并在整個電路內產生光電流引發的，可導致閉鎖、燒毀和軌電壓坍塌等破壞［1］。輻射效應和損傷機理研究是抗輻射加固技術的基礎，航空航天應用的SiGe，InP，集成光電子等高速高性能新型器件的輻射效應和損傷機理是研究重點。研究新型器件的輻射效應和損傷機理的重要作用是：1）對新的微電子技術和光電子技術進行分析評價，推動其應用到航空航天等任務中；2）研究輻射環境應用技術的指導方法學；3）研究抗輻射保證問題，以增加系統可靠性，減少成本，簡化供應渠道。研究的目的是保證帶寬／速度不斷提升的微電子和光（如光纖數據鏈接）電子電路在輻射環境中可靠地工作。圖1所示為輻射效應和損傷機理的重點研究對象。研究領域可分為：1）新微電子器件輻射效應和損傷機理；2）先進微電子技術輻射評估；3）航空航天抗輻射保障；4）光電子器件的輻射效應和損傷機理；5）輻射測試、放射量測定及相關問題；6）飛行工程和異常數據分析；7）提供及時的前期工程支持；8）航空輻射效應評估；9）輻射數據維護和傳送。

3抗輻射加固設計技術

3．1抗輻射加固系統設計方法

1校企合作的可能性及重要意義

1．1無錫是我國微電子產業的南方基地，需要大量的微電子專業人才

無錫是中國微電子產業的搖籃，是我國第一塊集成電路的誕生地，微電子產業有著優良的傳統和深厚的產業基礎。近年來，無錫政府出臺了一系列優惠政策（比如530計劃），大力吸引微電子高端人才，創辦了一批有競爭力的集成電路設計公司。2013年無錫市政府又出臺了《無錫市微電子產業規劃（2013—2020）》，為無錫市微電子產業的進一步發展提供了強有力的支持和保障。經過30多年的發展，無錫微電子產業形成了產業結構比較完整，產業規模龐大，管理比較完善的良好局面。2013年無錫市微電子產業合計完成營業收入652．12億元，規模列全國第二［7］。SK海力士和華潤微電子分別以第二名和第四名入圍2013年度中國半導體十大制造企業。江蘇新潮科技集團、海太半導體（無錫）有限公司和英飛凌科技（無錫）有限公司分別以第一名、第七名和第九名入圍2013年度中國半導體十大封裝測試企業［8］。雖然無錫市微電子產業的發展取得了很大的成績，但也存在一些問題，比如：微電子產業的優秀專業人才比較匱乏，已經成為制約微電子產業發展的瓶頸之一。而高校是優秀人才的聚集地，江南大學微電子專業可以發揮人才優勢，為無錫的微電子產業培養大量的優秀人才。

1．2江南大學注重校企合作

無錫日報2013年9月21日發表題為“江南大學發揮高校優勢，開展校企合作，服務地方經濟———做無錫的創新引擎和發展智庫”的文章，文章指出：“江南大學提出要以項目為平臺，廣泛開展校企合作，為地方科技創新和經濟轉型添磚加瓦，這是江南大學推進與區域、產業協同創新的方式和途徑。”江南大學作為無錫唯一的一所211重點建設的高校，非常注重與企業的合作，積極參與國家、無錫地區的科技創新，推進科技成果產業化，為本地區的經濟服務。比如：與無錫市政府合作建立的江南大學國家大學科技園，已成為高科技研究項目的重要孵化基地；江南大學的科研經費每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研總經費來自于與企業的合作。總之，江南大學一直探索的校企合作模式取得了顯著的成效。這也為我校微電子專業尋求校企合作提供了機遇和挑戰。

1．3微電子專業自身建設的特點

1微電子機械系統的概述

1.1微電子機械系統的概念

微電子機械系統主要結構有微型傳感器、制動器以及處理電路。其是一種微電子電路與微機械制動器結合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進行機械操作，并且還能夠通過裝置中的傳感器來獲取外部的數據信息，將其進行轉化處理放大，進而通過制動器來實現各種機械操作。而微電子機械系統技術是以微電子機械系統的理論、材料、工藝為研究對象的技術。微電子系統并不只是單純的將傳統的機電產品微型化，其制作材料、工藝、原理、應用等各個方面都突破了傳統的技術限制，達到了一個微電子、微機械技術結合的全新高度。微電子機械系統是一種全新的高新科學技術，其在航天、軍事、生物、醫療等領域都有著重要的作用。

1.2微電子機械系統技術的特點

1.2.1尺寸微型化

傳統機械加工技術的最小單位一般是cm，而微電子機械系統技術下的機械加工往往最小單位已經涉及到了微米甚至納米。這以尺寸的巨大變化使得微電子機械系統技術下的原件具有微型化的特點，其攜帶方便，應用領域更加廣闊。

1微電子技術簡介

微電子技術，它是建立在以集成電路為核心的各種半導體器件基礎上的高新電子技術，特點是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術對信息化時代具有巨大影響。其之所以稱為核心虛擬網絡技術，主要是因為整個計算機網絡的任意2個節點之間的連接并沒有傳統專網所需的端到端的物理鏈路，而是架構在公用網絡服務商所提供的網絡平臺，如internet，ATM（異步傳輸模式），FrameRelay（幀中繼）等之上的邏輯網絡，用戶數據在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網絡或公共網絡的封裝、加密和身份驗證鏈接的專用網絡的擴展。核心技術主要采用了隧道技術、加解密技術、密鑰管理技術和使用者與設備身份認證技術。在虛擬專用網絡設計之前，要嚴格劃分煤炭礦區資源線路數據，并實施圖層管理，再通過矢柵劃分的方式進行數據儲存，這是因為存儲空間數據的格式在系統端口緩存中有著至關重要的作用。計算機核心技術中的虛擬專用網絡屬于遠程訪問技術。在虛擬專用網絡系統中，用戶端設計通常由11個功能模塊組成，這11個功能模塊中都可以2次劃分為多個子功能，而且各個系統功能、子功能之間又進行再擴充，依據用戶的不同需求實施調整維護。并根據其不同功能進行不同設計。服務器端擁有通過查詢數據庫，進而實現對煤炭運輸計劃信息化的作用，可以為虛擬專用網絡模型提供很多實用服務。服務器的ArcMS與空間數據庫建立連接要通過ArcSDE，它可提供大量專業GIS服務。在核心網絡模型組成部分中服務器端緩存模塊是相當重要的，服務器端緩存模塊主要分為緩存管理組件和索引管理組件。2部分組件分工合作，緩存管理組件是根據索引分析所得出的結果，在緩存中處理請求數據然后向客戶端發送，或者利用數據庫中已存數據，而索引管理組件先索引分析客戶端請求，制作出瓦片空間待處理數據列表。

2微電子技術在煤礦化工產業上的應用準備

2.1規范制度，端正思想

人們知道，一個良好的組織機構，除具備較好的運行機制和管理制度之外，還應該具有健全的崗位制度而且能夠將之貫徹執行。因此，微電子技術在煤礦機械的應用過程中，很需要一個合適的技術管理結構，以便于明確各個技術人員的職權問題，保證個人任務到位，避免權力交叉和責任推諉的現象發生，這些問題都可以通過建立健全的崗位責任制度得以解決。此外，工作人員不但要對微電子技術知識有一定的了解，盡可能全面地掌握綜合煤礦機械管理的內容與方法，還要對煤礦生產安全制度和相關法規有著全面的認識，思想上時刻保持著“安全第一”的意識，保證將微電子技術安全意識滲透到工作的每一個層面，最終提升機械作業人員的工作責任心與使命感。

2.2加強微電子技術產品的設備管理

1.微電子技術概述

1.1認識微電子

微電子技術的發展水平已經成為衡量一個國家科技進步和綜合國力的重要標志之一。因此，學習微電子，認識微電子，使用微電子，發展微電子，是信息社會發展過程中，當代大學生所渴求的一個重要課程。生活在當代的人們，沒有不使用微電子技術產品的，如人們每天隨身攜帶的手機；工作中使用的筆記本電腦，乘坐公交、地鐵的IC卡，孩子玩的智能電子玩具，在電視上欣賞從衛星上發來的電視節目等等，這些產品與設備中都有基本的微電子電路。微電子的本領很大，但你要看到它如何工作卻相當難，例如有一個像我們頭腦中起記憶作用的小硅片—它的名字叫存儲器，是電腦的記憶部分，上面有許許多多小單元，它與神經細胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經元的六十分之一，再例如你手中的電話，將你的話音從空中發射出去并將對方說的話送回來告訴你，就是靠一種叫“射頻微電子電路”或叫“微波單片集成電路”進行工作的。它們會將你要表達的信息發送給對方，甚至是通過通信衛星發送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現雙方及時通信。“微電子”不是“微型的電子”，其完整的名字應該是“微型電子電路”，微電子技術則是微型電子電路技術。微電子技術對我們社會發展起著重要作用，是使我們的社會高速信息化，并將迅速地把人類帶入高度社會化的社會。“信息經濟”和“信息社會”是伴隨著微電子技術發展所必然產生的。

1.2微電子技術的基礎材料——取之不盡的硅

位于元素周期表第14位的硅是微電子技術的基礎材料，硅的優點是工作溫度高，可達200攝氏度；二是能在高溫下氧化生成二氧化硅薄膜，這種氧化硅薄膜可以用作為雜質擴散的掩護膜，從而能使擴散、光刻等工藝結合起來制成各種結構的電路，而氧化硅層又是一種很好的絕緣體，在集成電路制造中它可以作為電路互聯的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護膜，它能防止器件工作時受周圍環境影響而導致性能退化。第三個優點是受主和施主雜質有幾乎相同的擴散系數。這就為硅器件和電路工藝的制作提供了更大的自由度。硅材料的這些優越性能促成了平面工藝的發展，簡化了工藝程序，降低了制造成本，改善了可靠性，并大大提高了集成度，使超大規模集成電路得到了迅猛的發展。

1.3集成電路的發展過程