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摘要

采用设置和不设置镉中子吸收体两种方式, 利用中国散裂中子源9号束线(CSNS-BL09)对65 nm微控制器进行了大气中子单粒子效应辐照测试. 测试中探测到的效应主要为单位翻转. 测试结果表明, 对于该款微控制器, 热中子引起的中子单粒子翻转占比约65%; 进一步分析表明, 热中子与 ¹⁰B反应产生的0.84 MeV ⁷Li可能是诱发微控制器单粒子翻转的主要因素.

关键词:

The 65 nm-microcontroller units (MCUs) are being widely used in critical terrestrial tests, and the risk from atmospheric neutron becomes more and more serious. The spallation neutron source contains broad energy spectrum, which is different from the mono-energetic neutron sources, and is the most ideal irradiation source for atmospheric neutron single event effect (SEE). Benefiting from China Spallation Neutron Source (CSNS), the atmospheric neutron SEE in 65 nm-MCUs is tested for the first time at the CSNS 9 ^thbeam line in China. The beam line is locatedin the 46° direction along the proton hitting the target, and the neutron spectrum is achieved to range from meV to 1.6 GeV. The test is conducted in two conditions in order to investigate the influence of thermal neutron. One is that the thermal neutrons are shielded with a 2-mm-thick cadmium slat at the beam ejection hole, and the other is not. The detected effects are single bit upset (SBU) events. 16 SBU events are detected when 5.3363 × 10 ¹⁷protons hit the tungsten target without the thermal neutron, and 63 SBU events are recorded in the condition of 7.2131 × 10 ¹⁷protons striking the target and thermal neutrons included. Comparing with the high energy neutron (>1 MeV), the SBU events caused by thermal neutron contribute about 65% of the number of total upset events. The test results preliminarily illustrate that the thermal neutrons dominate the 65 nm MCU reliability.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:李永宏,yonghongli@mail.xjtu.edu.cn; 梁天骄,tjliang@ihep.ac.cn

基金项目:国家自然科学基金(批准号: 11575138, 11835006, 11690040, 11690043, 11705216)和广东省科技计划项目(批准号: 2017B090901068, 20170921)资助的课题

Authors and contacts

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Corresponding author:Li Yong-Hong,yonghongli@mail.xjtu.edu.cn; Liang Tian-Jiao,tjliang@ihep.ac.cn

Funds:Project supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 11575138, 11835006, 11690040, 11690043, 11705216) and the Science and Technology Project of Guangdong Province, China (Grant Nos. 2017B090901068, 20170921)

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物理量		测试组	对照组
物理量		实验值	实验值	推导值
SBU次数		16	63	46
总质子数/p		5.3363 × 10¹⁷	7.2131 × 10¹⁷	5.3363 × 10¹⁷
中子注量/n·cm^–2	镉上中子	7.6997 × 10¹⁰	1.0703 × 10¹¹	7.9182 × 10¹⁰
中子注量/n·cm^–2	热中子	1.2585 × 10⁸	1.0062 × 10¹⁰	7.4440 × 10⁹

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