1引言

預(yù)計(jì)在未來10到20年，微電子器件抗輻射加固的重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)是：抗輻射加固新技術(shù)和新方法研究；新材料和先進(jìn)器件結(jié)構(gòu)輻射效應(yīng)；多器件相互作用模型和模擬研究；理解和研究復(fù)雜3－D結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)封裝的抗輻射加固；開發(fā)能夠降低測試要求的先進(jìn)模擬技術(shù)；開發(fā)應(yīng)用加固設(shè)計(jì)的各種技術(shù)。本文分析研究了微電子器件抗輻射加固設(shè)計(jì)技術(shù)和工藝制造技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢。

2輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理研究

微電子器件中的數(shù)字和模擬集成電路的輻射效應(yīng)一般分為總劑量效應(yīng)（TID）、單粒子效應(yīng)（SEE）和劑量率（DoesRate）效應(yīng)。總劑量效應(yīng)源于由γ光子、質(zhì)子和中子照射所引發(fā)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(huán)境中的高能粒子（質(zhì)子、中子、α粒子和其他重離子）轟擊微電子電路的敏感區(qū)引發(fā)的。在p－n結(jié)兩端產(chǎn)生電荷的單粒子效應(yīng)，可引發(fā)軟誤差、電路閉鎖或元件燒毀。SEE中的單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）會導(dǎo)致電路節(jié)點(diǎn)的邏輯狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。劑量率效應(yīng)是由甚高速率的γ或X射線，在極短時(shí)間內(nèi)作用于電路，并在整個(gè)電路內(nèi)產(chǎn)生光電流引發(fā)的，可導(dǎo)致閉鎖、燒毀和軌電壓坍塌等破壞［1］。輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理研究是抗輻射加固技術(shù)的基礎(chǔ)，航空航天應(yīng)用的SiGe，InP，集成光電子等高速高性能新型器件的輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理是研究重點(diǎn)。研究新型器件的輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理的重要作用是：1）對新的微電子技術(shù)和光電子技術(shù)進(jìn)行分析評價(jià)，推動其應(yīng)用到航空航天等任務(wù)中；2）研究輻射環(huán)境應(yīng)用技術(shù)的指導(dǎo)方法學(xué)；3）研究抗輻射保證問題，以增加系統(tǒng)可靠性，減少成本，簡化供應(yīng)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(shù)據(jù)鏈接）電子電路在輻射環(huán)境中可靠地工作。圖1所示為輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理的重點(diǎn)研究對象。研究領(lǐng)域可分為：1）新微電子器件輻射效應(yīng)和損傷機(jī)理；2）先進(jìn)微電子技術(shù)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(yīng)和損傷機(jī)理；5）輻射測試、放射量測定及相關(guān)問題；6）飛行工程和異常數(shù)據(jù)分析；7）提供及時(shí)的前期工程支持；8）航空輻射效應(yīng)評估；9）輻射數(shù)據(jù)維護(hù)和傳送。

3抗輻射加固設(shè)計(jì)技術(shù)

3．1抗輻射加固系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(chǎn)業(yè)的南方基地，需要大量的微電子專業(yè)人才

無錫是中國微電子產(chǎn)業(yè)的搖籃，是我國第一塊集成電路的誕生地，微電子產(chǎn)業(yè)有著優(yōu)良的傳統(tǒng)和深厚的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。近年來，無錫政府出臺了一系列優(yōu)惠政策（比如530計(jì)劃），大力吸引微電子高端人才，創(chuàng)辦了一批有競爭力的集成電路設(shè)計(jì)公司。2013年無錫市政府又出臺了《無錫市微電子產(chǎn)業(yè)規(guī)劃（2013—2020）》，為無錫市微電子產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持和保障。經(jīng)過30多年的發(fā)展，無錫微電子產(chǎn)業(yè)形成了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較完整，產(chǎn)業(yè)規(guī)模龐大，管理比較完善的良好局面。2013年無錫市微電子產(chǎn)業(yè)合計(jì)完成營業(yè)收入652．12億元，規(guī)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(dǎo)體十大制造企業(yè)。江蘇新潮科技集團(tuán)、海太半導(dǎo)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(dǎo)體十大封裝測試企業(yè)［8］。雖然無錫市微電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展取得了很大的成績，但也存在一些問題，比如：微電子產(chǎn)業(yè)的優(yōu)秀專業(yè)人才比較匱乏，已經(jīng)成為制約微電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸之一。而高校是優(yōu)秀人才的聚集地，江南大學(xué)微電子專業(yè)可以發(fā)揮人才優(yōu)勢，為無錫的微電子產(chǎn)業(yè)培養(yǎng)大量的優(yōu)秀人才。

1．2江南大學(xué)注重校企合作

無錫日報(bào)2013年9月21日發(fā)表題為“江南大學(xué)發(fā)揮高校優(yōu)勢，開展校企合作，服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)———做無錫的創(chuàng)新引擎和發(fā)展智庫”的文章，文章指出：“江南大學(xué)提出要以項(xiàng)目為平臺，廣泛開展校企合作，為地方科技創(chuàng)新和經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型添磚加瓦，這是江南大學(xué)推進(jìn)與區(qū)域、產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的方式和途徑?！苯洗髮W(xué)作為無錫唯一的一所211重點(diǎn)建設(shè)的高校，非常注重與企業(yè)的合作，積極參與國家、無錫地區(qū)的科技創(chuàng)新，推進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化，為本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)服務(wù)。比如：與無錫市政府合作建立的江南大學(xué)國家大學(xué)科技園，已成為高科技研究項(xiàng)目的重要孵化基地；江南大學(xué)的科研經(jīng)費(fèi)每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研總經(jīng)費(fèi)來自于與企業(yè)的合作?？傊洗髮W(xué)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(yè)尋求校企合作提供了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

1．3微電子專業(yè)自身建設(shè)的特點(diǎn)

1微電子機(jī)械系統(tǒng)的概述

1.1微電子機(jī)械系統(tǒng)的概念

微電子機(jī)械系統(tǒng)主要結(jié)構(gòu)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(jī)械制動器結(jié)合的尺寸微型的裝置，其在電路信息的指示下可以進(jìn)行機(jī)械操作，并且還能夠通過裝置中的傳感器來獲取外部的數(shù)據(jù)信息，將其進(jìn)行轉(zhuǎn)化處理放大，進(jìn)而通過制動器來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械操作。而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)是以微電子機(jī)械系統(tǒng)的理論、材料、工藝為研究對象的技術(shù)。微電子系統(tǒng)并不只是單純的將傳統(tǒng)的機(jī)電產(chǎn)品微型化，其制作材料、工藝、原理、應(yīng)用等各個(gè)方面都突破了傳統(tǒng)的技術(shù)限制，達(dá)到了一個(gè)微電子、微機(jī)械技術(shù)結(jié)合的全新高度。微電子機(jī)械系統(tǒng)是一種全新的高新科學(xué)技術(shù)，其在航天、軍事、生物、醫(yī)療等領(lǐng)域都有著重要的作用。

1.2微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)的特點(diǎn)

1.2.1尺寸微型化

傳統(tǒng)機(jī)械加工技術(shù)的最小單位一般是cm，而微電子機(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的機(jī)械加工往往最小單位已經(jīng)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(jī)械系統(tǒng)技術(shù)下的原件具有微型化的特點(diǎn)，其攜帶方便，應(yīng)用領(lǐng)域更加廣闊。

1微電子技術(shù)簡介

微電子技術(shù)，它是建立在以集成電路為核心的各種半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)上的高新電子技術(shù)，特點(diǎn)是體積小、重量輕、可靠性高、工作速度快，微電子技術(shù)對信息化時(shí)代具有巨大影響。其之所以稱為核心虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，主要是因?yàn)檎麄€(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的任意2個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接并沒有傳統(tǒng)專網(wǎng)所需的端到端的物理鏈路，而是架構(gòu)在公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商所提供的網(wǎng)絡(luò)平臺，如internet，ATM（異步傳輸模式），F(xiàn)rameRelay（幀中繼）等之上的邏輯網(wǎng)絡(luò)，用戶數(shù)據(jù)在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網(wǎng)絡(luò)或公共網(wǎng)絡(luò)的封裝、加密和身份驗(yàn)證鏈接的專用網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展。核心技術(shù)主要采用了隧道技術(shù)、加解密技術(shù)、密鑰管理技術(shù)和使用者與設(shè)備身份認(rèn)證技術(shù)。在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)之前，要嚴(yán)格劃分煤炭礦區(qū)資源線路數(shù)據(jù)，并實(shí)施圖層管理，再通過矢柵劃分的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)儲存，這是因?yàn)榇鎯臻g數(shù)據(jù)的格式在系統(tǒng)端口緩存中有著至關(guān)重要的作用。計(jì)算機(jī)核心技術(shù)中的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)屬于遠(yuǎn)程訪問技術(shù)。在虛擬專用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，用戶端設(shè)計(jì)通常由11個(gè)功能模塊組成，這11個(gè)功能模塊中都可以2次劃分為多個(gè)子功能，而且各個(gè)系統(tǒng)功能、子功能之間又進(jìn)行再擴(kuò)充，依據(jù)用戶的不同需求實(shí)施調(diào)整維護(hù)。并根據(jù)其不同功能進(jìn)行不同設(shè)計(jì)。服務(wù)器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對煤炭運(yùn)輸計(jì)劃信息化的作用，可以為虛擬專用網(wǎng)絡(luò)模型提供很多實(shí)用服務(wù)。服務(wù)器的ArcMS與空間數(shù)據(jù)庫建立連接要通過ArcSDE，它可提供大量專業(yè)GIS服務(wù)。在核心網(wǎng)絡(luò)模型組成部分中服務(wù)器端緩存模塊是相當(dāng)重要的，服務(wù)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(jù)索引分析所得出的結(jié)果，在緩存中處理請求數(shù)據(jù)然后向客戶端發(fā)送，或者利用數(shù)據(jù)庫中已存數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)列表。

2微電子技術(shù)在煤礦化工產(chǎn)業(yè)上的應(yīng)用準(zhǔn)備

2.1規(guī)范制度，端正思想

人們知道，一個(gè)良好的組織機(jī)構(gòu)，除具備較好的運(yùn)行機(jī)制和管理制度之外，還應(yīng)該具有健全的崗位制度而且能夠?qū)⒅瀼貓?zhí)行。因此，微電子技術(shù)在煤礦機(jī)械的應(yīng)用過程中，很需要一個(gè)合適的技術(shù)管理結(jié)構(gòu)，以便于明確各個(gè)技術(shù)人員的職權(quán)問題，保證個(gè)人任務(wù)到位，避免權(quán)力交叉和責(zé)任推諉的現(xiàn)象發(fā)生，這些問題都可以通過建立健全的崗位責(zé)任制度得以解決。此外，工作人員不但要對微電子技術(shù)知識有一定的了解，盡可能全面地掌握綜合煤礦機(jī)械管理的內(nèi)容與方法，還要對煤礦生產(chǎn)安全制度和相關(guān)法規(guī)有著全面的認(rèn)識，思想上時(shí)刻保持著“安全第一”的意識，保證將微電子技術(shù)安全意識滲透到工作的每一個(gè)層面，最終提升機(jī)械作業(yè)人員的工作責(zé)任心與使命感。

2.2加強(qiáng)微電子技術(shù)產(chǎn)品的設(shè)備管理

1.微電子技術(shù)概述

1.1認(rèn)識微電子

微電子技術(shù)的發(fā)展水平已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家科技進(jìn)步和綜合國力的重要標(biāo)志之一。因此，學(xué)習(xí)微電子，認(rèn)識微電子，使用微電子，發(fā)展微電子，是信息社會發(fā)展過程中，當(dāng)代大學(xué)生所渴求的一個(gè)重要課程。生活在當(dāng)代的人們，沒有不使用微電子技術(shù)產(chǎn)品的，如人們每天隨身攜帶的手機(jī)；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(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等，這些產(chǎn)品與設(shè)備中都有基本的微電子電路。微電子的本領(lǐng)很大，但你要看到它如何工作卻相當(dāng)難，例如有一個(gè)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(jīng)細(xì)胞類似，這種小單元工作一次所消耗的能源只有神經(jīng)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(fā)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(jìn)行工作的。它們會將你要表達(dá)的信息發(fā)送給對方，甚至是通過通信衛(wèi)星發(fā)送到地球上的任何地方。其傳遞的速度達(dá)到300000KM/S，即以光速進(jìn)行傳送，可實(shí)現(xiàn)雙方及時(shí)通信?！拔㈦娮印辈皇恰拔⑿偷碾娮印?，其完整的名字應(yīng)該是“微型電子電路”，微電子技術(shù)則是微型電子電路技術(shù)。微電子技術(shù)對我們社會發(fā)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?！靶畔⒔?jīng)濟(jì)”和“信息社會”是伴隨著微電子技術(shù)發(fā)展所必然產(chǎn)生的。

1.2微電子技術(shù)的基礎(chǔ)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(shù)的基礎(chǔ)材料，硅的優(yōu)點(diǎn)是工作溫度高，可達(dá)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(zhì)擴(kuò)散的掩護(hù)膜，從而能使擴(kuò)散、光刻等工藝結(jié)合起來制成各種結(jié)構(gòu)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(lián)的載體。此外，氧化硅膜還是一種很好的保護(hù)膜，它能防止器件工作時(shí)受周圍環(huán)境影響而導(dǎo)致性能退化。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴(kuò)散系數(shù)。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(yōu)越性能促成了平面工藝的發(fā)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(guī)模集成電路得到了迅猛的發(fā)展。

1.3集成電路的發(fā)展過程