能飞入太空、剧烈高低温变化和宇宙辐射都不怕的DDR4内存见过吗？就是这么神奇，有这么一款神奇的产品，型号为“DDR4T04G72M”的首款耐辐射DDR4存储芯片，总容量为4GB。

官方出具单粒子效应（SEE）测试报告，其中单粒子锁定（SEL）最高为60+ MeV.cm²/mg。同时它还可以经受剧烈的高低温变化，最高125℃、最低-55℃，标准符合NASA Level 1 。

对CMOS体硅工艺的器件来说，宇宙射线在运作的过程中会产生比较大的影响。很不幸，我们大部分的计算机芯片都属于这个范畴。

空间辐照主要考虑有这样几个影响：总剂量效应和单粒子效应。总剂量效应是一个类似电子迁移一样的累积过程，比如会造成一个反相器的翻转电压降低。

这个效应在地球上基本不必考虑，一是因为到达地球大气层的高能粒子数量较少，第二大部分电子器件的寿命没有设计的过长。但是在空间就不一定了，在空间环境里长期的粒子能量积累，最终会造成器件的损伤。

那宇宙射线对计算机讯号传递的错误率有多大影响？

电路是靠着电容上积累的电荷确定0或者1的，任何形式的辐射， 都会伤害无保护的ASIC电路。方式多种多样， 最终目的无非一个：以电离撞击等方式， 导致Soft Error (软错误, 也即可以纠正的, 不影响硬件本身的错误), 其中 single event effect（SEE， 单事件错误）是这里面主要的参量 。严重的, 甚至会导致硬件本身损坏(Hard Error )， 也即不可修复的错误。

比如说切尔诺贝利事件之后, 苏联令人发指的召集志愿者去清理辐射, 原因是 机器人进去就不听使唤了. 更严重的是, 这些机器人拿出来以后, 也不能使用了。

那么怎么知道电路会不会这样呢？标准方法叫做 SEE testing， 单次事件测试。

用一束已知能量的粒子去轰击测试芯片， 同时进行外部操作， 看最终结果会不会翻转。这一束粒子可以是任何粒子, 包括alpha射线, beta射线, 中字束, 混合各种各样的粒子等等. 粒子束的强度统一以入射粒子的能量, linear energy transfer， LET来记。具体到数量级上的话， 如果是目前普通的家用计算机，大概电离辐射量 在 0.x keV cm2 /mg 就挂了。(挂了=出现了软件诸如 ECC 无法修复的错误)

对于伽马射线, LET的计算方式不太一样, 因为这货是光子; 计算的时候一般是算由伽马射线引发的电子束强度。

说到CMOS体硅工艺的器件。在CMOS出生的同时， 太空/核工程师们就找到了一种能让标准CMOS 承受高辐射的方法，把CMOS设计成这样：

这叫做 enclosed layout transistor。 这玩意儿的 长宽比不再可以简单的算出来了， 而是要用一套复杂的公式计算，可以把微米级别的电子芯片做到几十MeV cm2/ mg。

但是！地上的工程师们呵呵一笑：我们的 sub-micron technology要不要？要不要？不要的话我们就继续奔向纳米级别了, 你们微米级别慢慢玩~~

太空工程师一计算， 0.25um 的 CMOS 只能承受 大概 15MeV cm2 / mg… 表示不开心。然后， 在CERN 制作 LHC的时候， 又继续发扬光大， 缩小器件的同时，加入了harden mode（也即在上面那个ELT的基础上在外圈再加入一圈凶残的guardring, 这样可以抵御相对强烈的粒子束轰击）然后就做到了89MeV cm2 / mg， 反正CERN 表示我们的LHC够用了。

好了，科普到此结束，科普片段取自某博主内心独白，对于能上太空还防辐射的这款内存条大家有没有想法呢？欢迎评论区留言。

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