輻射效應指的是輻射與物質相互作用產生的現象。為揭示電子器件中的輻射效應機理規律，探尋有效的抗輻射加固手段，科研工作者將輻射效應仿真視作一種重要的研究方法。

輻射作用于電子器件，可能導致電學性能退化、存儲數據丟失，嚴重時甚至造成功能失效。 隨著空間技術、核技術與微電子技術的迅猛發展，越來越多的電子器件應用于輻射環境中，面臨總劑量效應、單粒子效應、位移損傷效應、瞬時劑量率效應等的威脅。為評價電子器件輻射效應易損性，獲取輻射在電子器件中產生各類效應導致性能退化、功能異常、故障甚至損毀的概率或難易程度，仿真計算成為非常重要的手段之一。

輻射效應仿真指的是利用物理建模和數學建模，模擬輻射與器件不同層級間的相互作用過程，主要包括模擬輻射與器件材料相互作用的粒子輸運仿真、模擬器件內部輻射感生載流子漂移擴散過程的器件級仿真、模擬器件性能退化對電路功能影響的電路級仿真等，用于揭示總劑量效應、單粒子效應、位移損傷效應與瞬時劑量率效應的物理機理和規律，是抗輻射加固設計和抗輻射性能評估中的關鍵技術。

輻射效應仿真

《電子器件輻射效應仿真技術》

輻射效應仿真的優勢在于直觀、高效、快速，能夠在器件投產前預測其抗輻射性能，從而大幅削減試驗所需的時間開銷、降低器件研制成本。輻射效應仿真還能夠降低試驗成本、提高試驗效率、指導和輔助優化抗輻射加固設計。長期以來，美、俄、歐洲各國和地區高度重視電子器件的輻射效應仿真技術研究，在輻射損傷建模與仿真中開展了大量工作，研制的商用或專業軟件包括CREME96、CREME-MC、SPACE RADIATION、MRED、MUSCA SEP3 等，為器件在輻射環境中長期可靠工作提供了技術支持。輻射損傷建模與仿真始終是輻射效應研究領域中的熱點和難點問題。

利用TREES 2.0 軟件計算65nm 存儲器單粒子效應熱點圖

SCU 表示單個位翻轉；MCU 表示多單元翻轉

早在 1962 年，美國賓夕法尼亞大學首次通過計算分析認為宇宙射線會影響芯片的正常運行，十余年后人們首次從在軌運行的存儲器中發現單粒子翻轉。 1983 年，美國圣地亞國家實驗室通過對 3μm 標準單元庫的通用模擬電路仿真器 (SPICE) 仿真，提出組合邏輯電路單粒子瞬態的概念，還預測了單粒子瞬態可能是未來芯片的主要錯誤來源，這些仿真結果在隨后的幾十年里被一一證實。

輻射效應領域頂級會議——核與空間輻射效應會議 (NSREC) 和歐洲電子元器件與系統輻射效應會議 (RADECS) ，自 2009 年就一直設立建模與仿真分會，用于交流最新進展和成果。輻射效應領域頂級期刊

IEEE Transactions on Nuclear Science

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電子器件輻射效應仿真技術

丁李利 , 陳偉 , 王坦著

北京 : 科學出版社 , 2025. 3

( 輻射環境模擬與效應叢書 )

ISBN978-7-03-080501-0

《電子器件輻射效應仿真技術》由丁李利研究員、陳偉研究員和王坦助理研究員共同撰寫，主要介紹總劑量效應仿真技術、單粒子效應仿真技術、位移損傷仿真技術、瞬時劑量率效應仿真技術、輻射效應仿真軟件等內容，給出粒子輸運仿真、器件級仿真、電路級仿真等不同層級仿真手段在輻射效應研究中的應用案例。

高層次科技創新人才工程自主科研項目“宇航用電子學系統空間單粒子效應評估技術研究” (No.111220501) 對本書出版提供了支持。 中國科學院呂敏院士親自指導并為叢書作序，西北核技術研究所為本書的出版提供了大力支持，在此一并表示衷心感謝！

本文摘編自《 電子器件輻射效應仿真技術 》（ 丁李利 , 陳偉 , 王坦著 . 北京 : 科學出版社 , 2025. 3 ）一書“前言”“ 第 1 章 緒論 ”，有刪減修改，標題為編者所加。

( 輻射環境模擬與效應叢書 )

ISBN978-7-03-080501-0

宋無汗：15902971152

本書可作為輻射效應領域的參考用書，可供從事輻射物理、電子器件輻射效應與抗輻射加固技術研究的相關人員參考閱讀。

（本文編輯：劉四旦）

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