蔡坤諭
國立臺灣大學電機系
ktsai@ntu.edu.tw
本報告針對太空與高輻射環境中電子元件的可靠度挑戰，探討抗輻射晶片設計之方法與驗證技術。隨著低軌衛星、航空與太空探測任務的增加，標準 CMOS 製程晶片在高能粒子輻照下易受總電離劑量（TID）、位移損傷（DD）及單事件效應（SEE）影響而失效。其中 SEE 會造成暫態錯誤或永久損壞，是影響太空電子可靠度的主要因素。本報告介紹採用以設計為核心的抗輻射方法（Radiation-Hardened-by-Design, RHBD），在電路層、佈局層與系統層提出多層級防護策略：包括電阻隔離（Resistive Decoupling）與類比冗餘降低敏感節點干擾、節點分離與虛擬電晶體（Dummy Transistor）減少電荷共享，以及三重模組冗餘（TMR）進行錯誤投票修正。實驗案例顯示，結合電阻隔離與TMR的比較器在短脈衝雷射測試下無SEE錯誤，而具錯誤檢測與修正機制的抗輻射ADC在質子束與重離子束測試中，其SEU截面積為傳統ADC的一半，展現顯著的抗輻射效能。結果證實，多層級整合設計與跨域驗測技術可有效提升晶片在太空輻射環境下的可靠性。
關鍵詞：抗輻射晶片、單事件效應（SEE）、電阻隔離（Resistive Decoupling）、三重模組冗餘（TMR）、短脈衝雷射測試、質子束測試
