Korea Space Radiation Test 우주방사선 모사시험 소개

우주방사선 모사시험

Korea Space Radiation Test 우주방사선 모사 시험이란?

우주방사선 모사 시험은 우주로부터 날아오는 다양한 우주 방사선에 의한 영향을 시험하기 위하여 지상에서 우주방사선 환경을 모사하고 이를 이용해 우주방사선에 취약한 우주/항공 부품이나 재료 (인공위성 전자장치 또는 태양전지판 등과 그에 사용되는 반도체 재료) 등에 대한 내방사선 특성 평가를 수행하는 것임.

장시간 누적 선량에 의한 성능 저하

  • TID (Total Ionizing Dose) : 총 이온화 선량
  • DDD (Displacement Damage Dose) : 격자결함

단일 사건 효과, SEE (Single Event Effect)

주로 양성자나 중이온을 이용. 종류에 따라 비파괴와 파괴로 나누어 생각해볼 수 있음

파괴적 단일사건 효과
  • Single Event Latch Up (SEL) : 중이온이나 양성자에 의해 고전류 상태로 인해 장치 기능의 장애를 발생시키는 단일 이벤트로서 영구적인 장치 손상을 유발할 수 있음
  • Single Event Burnout (SEB) : 고에너지 입자가 소자에 충돌해 국부적으로 고전류 상태가 발생해 심각한 고장을 유발하는 현상
  • Single Event Gate Rapture (SEGR) : 단일 고에너지 입자 충돌로 인해 MOSFET의 게이트 산화물을 통해 항복 및 잇따르는 전도 경로가 발생하는 이벤트로서 SEGR은 게이트 누설 전류의 증가로 나타나며 장치의 성능 저하 또는 완전한 고장을 초래할 수 있음
  • Single Hard Error (SHE) : 소자에서 영구적인 변화를 초래하는 것으로 메모리 소자의 stuck bit을 예로 들 수 있음
  • 기타
비파괴적 단일사건 효과
  • Single Event Upset (SEU) : 우주 광자나 양성자에 의해 디지털, 아날로그, 광학 부품에서 발생하며 재설정 또는 재가동하면 정상적인 장치 동작이 가능함
  • Single Event Transient (SET) : 단일 에너지 입자 충돌로 인해 집적 회로의 노드에서 순간적으로 전압 편위(전압 스파이크)가 발생하는 현상
  • Single-Event Functional Interrupt (SEFI) : 구성 요소가 재설정, 잠김 또는 오작동 등의 오류를 일으키지만 단일 이벤트 래치업(SEL)과 달리 정상 동작을 위해 장치의 전원을 껐다가 다시 켤 필요가 없는 소프트 오류
  • Multibit/Multi-Cell Upset (MBU/MCU) : 디지털 소자에서 두 개 이상의 오류 비트가 발생하는 현상

우주방사선 시험 표준 및 절차

우주방사선 영향 평가를 위해서는 다양한 종류의 시험 표준이 마련되고 적용 중임

주요 우주방사선 영향 시험 표준
JEDEC
  • JESD57 (1996) : Test Procedures for the Measurement of SEE in Semiconductor Devices from Heavy-Ion Irradiation
  • JESD234 (2013) : Test Standard for the Measurement of Proton Radiation SEE in Electronic Devices
U.S. Department of Defense

MIL-STD750-1 (2014) : Environmental Test Methods for Semiconductor Devices

  • TM 1017 : Neutron irradiation
  • TM 1019 : Steady-state total dose irradiation procedure
  • TM 1080 : SEB and SEGR

MIL-STD-883 (2014) : Microcircuits

  • TM 1017 : Neutron irradiation
  • TM 1019 : Ionizing radiation (total dose) test procedure
ESCC (European Space Components Coordination)
  • ESA-ESCC25100 (2014) : SEE Test Method and Guidelines
  • ESA-ESCC22900 (2010) : Total Dose Steady-state Irradiation Test Method
주요 우주방사선 영향 시험 가이드라인
ASTM
  • ASTM F1192 (2011) : Standard Guide for the Measurement of Single Event Phenomena (SEP) Induced by Heavy Ion Irradiation of Semiconductor Devices
  • ASTM F1892 (2012) : Standard Guide for Ionizing Radiation (Total Dose) Effects Testing of Semiconductor Devices
  • ASTM F1190 (2011) : Practice for the Neutron Irradiation of Unbiased Electronic Components
ASTM

MIL-HDBK-814 (1994) : Ionizing Dose and Neutron Hardness Assurance Guidelines for Microcircuits and Semiconductor Devices