《宇航用半导体器件在轨单粒子事件率预计模型选用指南》标准立项与发展报告

EnglishTitle:DevelopmentReportontheStandardizationProject:GuidelinesforSelectingOn-OrbitSingleEventRatePredictionModelsforAerospaceSemiconductorDevices

摘要

随着我国航天强国战略的深入实施与核心电子器件自主可控进程的加速，大量国产半导体器件正逐步应用于各类宇航型号。空间辐射环境，特别是单粒子效应，是威胁航天器在轨可靠运行的主要因素之一，其引发的在轨故障占比居高不下。为确保国产宇航器件在复杂空间环境下的任务成功率，客观、准确地评估其在轨单粒子事件率，已成为器件抗辐射能力评价、型号选用决策及系统级防护设计的核心依据。然而，当前国内在单粒子事件率预计实践中，由于缺乏统一的模型选用规范，不同机构在相同条件下可能得出差异化的评估结果，影响了评价的一致性与决策的科学性。

本报告围绕《宇航用半导体器件在轨单粒子事件率预计模型选用指南》标准的立项，系统阐述了其制定的紧迫背景、核心目的与深远意义。报告详细解析了标准拟规定的技术范围与主要内容，包括在轨预计的一般要求、标准化工作流程、以及空间辐射环境模型、地面试验数据曲线拟合模型、直接电离与质子核反应效应预计模型等关键环节的选用原则与参数确定方法。本标准的制定旨在填补国内在该技术领域的标准空白，借鉴NASA、ESA等国际先进经验，建立一套科学、统一、可操作的预计模型选用规范。

报告的重要结论在于，该标准的建立将极大提升我国宇航用半导体器件抗单粒子能力评估的规范性、一致性与结果可信度。它不仅为国产器件的工程化应用提供了关键的技术支撑，保障了宇航型号的自主可控与在轨可靠性，还将推动我国空间辐射效应评估技术体系的完善，对促进航天产业链的健康发展具有重要的战略价值和实践指导意义。

关键词：

单粒子效应；在轨事件率预计；模型选用；宇航半导体器件；辐射效应评估；自主可控；标准化

SingleEventEffect;On-OrbitRatePrediction;ModelSelection;AerospaceSemiconductorDevice;RadiationEffectsEvaluation;IndigenousControllable;Standardization

正文

一、立项背景、目的与意义

1.1立项背景与目的

我国航天事业正处在由“跟跑”、“并跑”向“领跑”跨越的关键时期，核心电子器件的国产化与宇航应用自主可控是保障航天战略安全与产业独立发展的基石。在此背景下，大量国产半导体器件亟待通过严格的抗辐射能力评估，以验证其在宇航任务特有空间辐射环境下的可靠性。其中，单粒子效应作为一种由高能带电粒子撞击微电子器件敏感区引发的随机性故障，因其在轨故障占比高、危害性大（从数据错误到系统功能失效），成为宇航器件辐射评估中必须重点考量的核心问题。

依据中华人民共和国航天行业标准QJ10005A-2018《宇航用半导体器件重离子单粒子效应试验指南》以及中国空间技术研究院院标Q/W-Q-30-16《航天器产品单粒子效应防护设计工作指南》的要求，对宇航用器件进行单粒子效应地面试验并“给出在轨单粒子翻转率预示结果”，是评价其抗单粒子能力、支撑型号防护设计的强制性环节。然而，单粒子事件率在轨预计是一个涉及空间环境建模、粒子输运屏蔽计算、器件敏感模型构建等多学科交叉的复杂过程。国内外历经三十余年的研究，发展了多种预计模型与方法，且在模型参数提取上存在多样化实践。

目前，欧洲空间局（ESA）、美国国家航空航天局（NASA）等机构已通过发布标准（如ESA的ESCC25100系列、NASA的HDBK-4002等）对预计各环节的模型选用进行了系统规范。反观国内，相关标准体系尚不完善，导致工程实践中出现“同器件、同条件、不同结果”的评价不一致问题，这不仅影响了国产器件加固研制效果的客观考核，也给型号的器件选用与系统可靠性设计带来了不确定性。

因此，制定《宇航用半导体器件在轨单粒子事件率预计模型选用指南》国家或行业标准，其根本目的在于：系统梳理并形成宇航用器件在轨单粒子事件率预计的通用技术要求与技术流程，明确从空间环境计算到最终率值预计全链条中各类模型的选用原则与参数确定方法，从而全面提升该项工作的规范性、一致性与结果的可比性，确保评估结论的客观、准确与可用，为国产宇航器件的可靠应用筑牢技术基础。

1.2立项意义

过去，我国宇航工程大量采用国外成熟的抗辐射加固器件，其抗单粒子指标明确，国内对自主预计模型标准的需求并不迫切。然而，随