[发明专利]一种基于复合敏感体积模型的器件在轨单粒子翻转率预示方法

权利要求书

1.一种器件在轨翻转率预计方法，其特征在于，利用粒子输运仿真手段，获取实际飞行轨道上器件经受的电荷沉积情况；结合器件逻辑单元的单粒子效应仿真模拟手段，获取器件逻辑单元的敏感参数，建立复合敏感体积模型，描述入射粒子沉积电荷被收集情况；在获得逻辑单元样本粒子翻转情况后，采用加权统计方法，获得器件在轨翻转率预计结果。

2.根据权利要求1所述的一种方法，其中，基于复合敏感体积模型的器件在轨翻转率预计的基本步骤是：

步骤（1）提取器件单元电路结构，建立器件单元电路级物理模型，根据器件单元电路的单粒子翻转模拟仿真结果，针对各个敏感节点，提取复合敏感体积模型参数，建立器件单元的复合敏感体积模型；

步骤（2）根据器件应用情况，计算器件在轨经受的粒子通量，抽取一个较大的随机粒子样本，利用Geant4软件仿真其中每个粒子入射器件的轨迹和电荷沉积情况；

步骤（3）利用步骤（1）建立的敏感体积模型，统计粒子样本中每个粒子在敏感体积内被收集的电荷，判断该入射粒子是否引起了翻转，对粒子样本中各个粒子引起翻转的情况进行加权平均，获得器件在轨单粒子翻转率预计结果。

3.根据权利要求2所述的一种方法，其中，步骤（1）中，复合敏感体积模型在位单元中对应各个敏感节点分别建立一组大小不同的敏感体积，互相嵌套。

4.根据权利要求3所述的一种方法，其中，对器件单元电路每个敏感节点,分别以M个敏感体积嵌套，其中，为对应第i个敏感体积的敏感参数，Qdep,i为入射粒子在第i个敏感体积内沉积的电荷量，每个敏感体积中收集电荷Qcoll  按照                                                计算，不同电路敏感节点的临界翻转电荷Qcrit可以不同，任何一个敏感电路节点对应的敏感体积组内收集的电荷超过了对应临界翻转电荷Qcrit即判断单元发生翻转。

5.根据上述权利要求任一项所述的一种方法，其中，所述复合敏感体积模型的模型参数为：对应不同敏感节点的临界翻转电荷Qcrit、各个敏感体积尺寸、相对位置及其敏感系数。

6.根据上述权利要求任一项所述的一种方法，其中，步骤（2）中，抽取一个较大的随机粒子样本的方法为：进行重点采样，增加能量较高、较重的粒子所占的比例，并赋予这些粒子较低的权重作为补偿，使得样本在统计上保持无偏。

7.根据上述权利要求6所述的一种方法，其中，所述抽取方法的抽样原理为：

（a）假设每个粒子可以用一组参数θ表征，该粒子引起翻转的概率记作pF (θ)；

（b）假设元件封装外部，粒子分布的微分密度函数为f (θ) ；

（c）假设可以快速评估粒子θ引起翻转的概率，并给出一个保守的估计值g(θ)大于等于 pF (θ)；

利用Metropolis法抽取N个服从分布f (θ)g(θ)的粒子，其中，第i个粒子的权重W= 1/g (θi) 。

8.根据上述权利要求任一项所述的一种方法，其中，步骤（3）中，包括两个步骤来获得结果：

判断样本粒子导致器件逻辑单元发生翻转的情况；和

粒子样本翻转结果加权平均，获得器件在轨单粒子翻转率预计结果。

9.根据上述权利要求8所述的一种方法，其中，判断样本粒子导致器件逻辑单元发生翻转的情况的方法为：

结合每个粒子入射器件的轨迹和电荷沉积情况，利用建立的位单元复合敏感体积模型，同时计算一个入射粒子引起的在相邻9个位单元中的收集情况；对阵列很大，并且所有的单元都是完全相同的情况，可以根据阵列中单元的周期，将入射粒子入射器件的电荷沉积分布平移到9个位单元模型的中心单元内，计算电荷收集情况，判断入射粒子引起的翻转情况。

10.根据上述权利要求任一项所述的一种方法，其中，抽取的样本中有N个粒子，第i个粒子的权重为W_i，样本中的每个粒子，翻转率的贡献为R_F(θ) ，对粒子样本中各个粒子引起翻转的情况进行加权平均，根据公式计算总的翻转概率的估计值，获得器件在轨单粒子翻转率预计结果。