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(fā)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(jié)構(gòu)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(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模擬技術；開發(fā)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(fā)展態(tài)勢。

2輻射效應和損傷機理研究

微電子器件中的數(shù)字和模擬集成電路的輻射效應一般分為總劑量效應（TID）、單粒子效應（SEE）和劑量率（DoesRate）效應?？倓┝啃从谟搔霉庾印①|(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，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）會導致電路節(jié)點的邏輯狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)。劑量率效應是由甚高速率的γ或X射線，在極短時間內(nèi)作用于電路，并在整個電路內(nèi)產(chǎn)生光電流引發(fā)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(huán)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(tǒng)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(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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)維護和傳送。

3抗輻射加固設計技術

3．1抗輻射加固系統(tǒng)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(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。近年來，無錫政府出臺了一系列優(yōu)惠政策（比如530計劃），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計公司。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)的進一步發(fā)展提供了強有力的支持和保障。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年度中國半導體十大制造企業(yè)。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(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江南大學注重校企合作

無錫日報2013年9月21日發(fā)表題為“江南大學發(fā)揮高校優(yōu)勢，開展校企合作，服務地方經(jīng)濟———做無錫的創(chuàng)新引擎和發(fā)展智庫”的文章，文章指出：“江南大學提出要以項目為平臺，廣泛開展校企合作，為地方科技創(chuàng)新和經(jīng)濟轉(zhuǎn)型添磚加瓦，這是江南大學推進與區(qū)域、產(chǎn)業(yè)協(xié)同創(chuàng)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(yè)的合作，積極參與國家、無錫地區(qū)的科技創(chuàng)新，推進科技成果產(chǎn)業(yè)化，為本地區(qū)的經(jīng)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(jīng)費每年以30％的速度在增加，其中60％～70％的科研總經(jīng)費來自于與企業(yè)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(yè)尋求校企合作提供了機遇和挑戰(zhàn)。

1．3微電子專業(yè)自身建設的特點

1微電子機械系統(tǒng)的概述

1.1微電子機械系統(tǒng)的概念

微電子機械系統(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(shù)據(jù)信息，將其進行轉(zhuǎn)化處理放大，進而通過制動器來實現(xiàn)各種機械操作。而微電子機械系統(tǒng)技術是以微電子機械系統(tǒng)的理論、材料、工藝為研究對象的技術。微電子系統(tǒng)并不只是單純的將傳統(tǒng)的機電產(chǎn)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(tǒng)的技術限制，達到了一個微電子、微機械技術結(jié)合的全新高度。微電子機械系統(tǒng)是一種全新的高新科學技術，其在航天、軍事、生物、醫(yī)療等領域都有著重要的作用。

1.2微電子機械系統(tǒng)技術的特點

1.2.1尺寸微型化

傳統(tǒng)機械加工技術的最小單位一般是cm，而微電子機械系統(tǒng)技術下的機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械系統(tǒng)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(wǎng)絡技術，主要是因為整個計算機網(wǎng)絡的任意2個節(jié)點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)絡服務商所提供的網(wǎng)絡平臺，如internet，ATM（異步傳輸模式），F(xiàn)rameRelay（幀中繼）等之上的邏輯網(wǎng)絡，用戶數(shù)據(jù)在邏輯鏈路中傳輸。它涵蓋了跨共享網(wǎng)絡或公共網(wǎng)絡的封裝、加密和身份驗證鏈接的專用網(wǎng)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(wǎng)絡設計之前，要嚴格劃分煤炭礦區(qū)資源線路數(shù)據(jù)，并實施圖層管理，再通過矢柵劃分的方式進行數(shù)據(jù)儲存，這是因為存儲空間數(shù)據(jù)的格式在系統(tǒng)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(wǎng)絡屬于遠程訪問技術。在虛擬專用網(wǎng)絡系統(tǒng)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(tǒng)功能、子功能之間又進行再擴充，依據(jù)用戶的不同需求實施調(diào)整維護。并根據(jù)其不同功能進行不同設計。服務器端擁有通過查詢數(shù)據(jù)庫，進而實現(xiàn)對煤炭運輸計劃信息化的作用，可以為虛擬專用網(wǎng)絡模型提供很多實用服務。服務器的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。在核心網(wǎng)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(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微電子技術在煤礦化工產(chǎn)業(yè)上的應用準備

2.1規(guī)范制度，端正思想

人們知道，一個良好的組織機構(gòu)，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?qū)⒅瀼貓?zhí)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(jié)構(gòu)，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(xiàn)象發(fā)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(nèi)容與方法，還要對煤礦生產(chǎn)安全制度和相關法規(guī)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(yè)人員的工作責任心與使命感。

2.2加強微電子技術產(chǎn)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(fā)展水平已經(jīng)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(fā)展微電子，是信息社會發(fā)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(chǎn)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(wèi)星上發(fā)來的電視節(jié)目等等，這些產(chǎn)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(jīng)細胞類似，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”進行工作的。它們會將你要表達的信息發(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。其傳遞的速度達到300000KM/S，即以光速進行傳送，可實現(xiàn)雙方及時通信?！拔㈦娮印辈皇恰拔⑿偷碾娮印?，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(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”和“信息社會”是伴隨著微電子技術發(fā)展所必然產(chǎn)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(yōu)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(zhì)擴散的掩護膜，從而能使擴散、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膜，它能防止器件工作時受周圍環(huán)境影響而導致性能退化。第三個優(yōu)點是受主和施主雜質(zhì)有幾乎相同的擴散系數(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