長庚大學校訊

太空輻射影響電子元件可靠度之研究

太空輻射影響電子元件可靠度之研究

工學院

第一次世界大戰後，美國發現其武器系統中的電子元件需要高可靠性，決定將真空管改為固態元件，促成了對固態元件及其可靠性的研究。第二次世界大戰後，美國和歐洲，尤其是德國，看到了系統性可靠度理論的重要，以確保電子系統和元件的可靠性，相關可靠性研究一直持續至今。70年代後期，美國國防部（DoD）要求高可靠性零件(Hi-Rel Products)，當時陳始明教授曾參與高可靠性積體電路的相關工作。隨著可靠性工程的發展，COTS（商用零件）的可靠性得到了很大的提升，於是90年代美國國防部開始使用COTS零件。英特爾技術副總裁於去年的國際會議中提出積體電路可靠性的提升，促成今天可以在可負擔的成本下享受電子技術所帶來的便利（如圖1）。

50年代末美國和前蘇聯之間的冷戰開啟太空競賽，需要有抗輻射的電子元件，因為外太空輻射對電子元件造成嚴重的影響，一般半導體公司較少生產這類電子產品。然而物聯網及雲端運算的需求不斷增加，低軌衛星成為必需，昂貴的抗輻射元件所費不貲，美國太空總署(NASA)停止阿波羅17號之後的太空探索原因之一就是成本過高。因此，太空產業正轉而使用商用電子元件，商用電子元件的輻射可靠性成為研究的關鍵。此外，先進半導體元件更容易受到周圍環境輻射的影響，這也推動了電子半導體元件的抗輻射可靠性研究。

長庚大學設有放射醫學研究中心，中心的設備為抗輻射可靠性研究提供了特別的支援。中心主任趙自強教授之核物理專業與陳始明教授電子可靠性專長相輔相成，進行了許多合作研究計畫。研究成果包括與美國NASA的合作期刊論文（如圖2）、2022年11月受邀在臺灣國家太空中心主辦的太空輻射會議中進行主題演講（如圖3）、獲得國科會研究計畫補助及2024年受邀在IEEE EDTM國際會議進行演講（如圖4）。陳教授另與長庚紀念醫院質子中心合作，開發抗輻射之及時伽瑪信號檢測器，並於2022年獲得台灣創新技術博覽會金牌獎，發表了多篇國際期刊論文，目前也擔任國家太空中心電子輻射領域顧問。