Eishi H. Ibe博士1985年在日本大阪大学核工程系获得博士学位。他的专长较广，包括：基本粒子和宇宙射线物理学，核中子物理，半导体物理，数学和计算技术，离子注入混合和加速器技术，电化学处理，数据库，BS螺旋钻扫描电子显微镜激光束微分析等。他撰写了90多篇国际技术论文和报告，其中有22篇文章对辐射效应的研究作出了巨大贡献。基于Eishi H. Ibe博士对存储设备中的软错误分析的卓越贡献，2008年他被推选为IEEE院士。
毕津顺，博士，中科院微电子研究所硅器件与集成技术研究室副研究员，研究方向为半导体器件和集成电路辐照效应和抗辐射加固技术。
Preface from author
When I have received the offer from ProfBi to translate my book published by Wiley and IEEE Press in English to Chinese,everyone in my Hitachi officenow I am the CEO of exaPalette,LLC,in Japan,was amazed at the newsThat must be a really new stage in Asian scientificengineering horizon!
I appreciate very much for the efforts by ProfBi,and DrShi-Jie Wen with Cisco System Incwho is among the most powerful leaders in the field of terrestrial radiation effects in electronic devices and components
I have been very happy with DrWen and other outstanding researchers in the world especially in the USA and Europe that I could have shared important outcome with them
I am indeed hoping the new connection between Chinese and Japanese scientists and engineers would bring fruitful breakthroughs!
Eishi H. Ibe
Japan
原著作者写给中文版的序言
当我得知毕教授将我之前在Wiley IEEE出版社出版的英文专著翻译成中文时，我的日本日立的所有同事都感到非常的惊喜（我现在在exaPalette公司任CEO）。这绝对是亚洲科学界和工程界新的阶段和里程碑！
我非常感谢毕教授和思科公司文世杰博士所付出的努力。思科公司是电子器件和部件的地球环境辐射效应领域的最有实力的引领者之一。
很高兴和文博士以及国际上特别是欧美国家的其他杰出学者一道努力，共享重要的成果产出。
我非常希望中日科学家和工程师之间新的连接纽带能够带来富有成果的突破！
Eishi H. Ibe
日本
译者序
感受不到，并不代表不存在。地球辐射环境中的中子和其他带电粒子对现代集成电路可靠性的影响越来越严重。它们在器件电路中引入故障或错误，进而导致电子系统失效。当我们进入后摩尔时代，讨论More Moore、More than Moore和Beyond CMOS发展技术路线时，我们也应该清楚地认识到节点存储电荷减少、电荷共享、多位翻转、单粒子瞬态和串扰耦合等问题的严重性。对于民用电子元器件而言，需要在考虑可靠性和成本以及性能之间进行折中优化，而不能采用像军用和宇航级产品那样几乎不计成本的加固方案。如何准确理解地球辐射环境?该环境如何作用于集成电路?如何有效地进行辐射效应评估?如何建立模型?如何对不同层级进行加固优化?如何设立标准和规范?如何面对未来集成电路技术发展的挑战？针对这一系列问题，Terrestrial Radiation Effects in ULSI Devices and Electronic Systems一书给出了明确的答案。这需要天文学、宇宙射线物理、核物理、加速器物理、半导体物理、电路理论、计算机理论、数值仿真、EDA（电子设计自动化）工具、编码理论、可靠性物理和数据库管理等多学科交叉与协同努力。
原著作者Eishi HIbe博士曾是日本日立公司（Hitachi）的首席研究员、IEEE会士，单粒子效应和软错误研究领域的国际权威。2017年5月，本人非常有幸和Ibe博士在成都相见。Ibe博士温文尔雅，学识渊博，给我留下了非常深刻的印象。在得知我在翻译他的著作时，Ibe博士给了我很多的鼓励和支持，让我非常感动。
在开始翻译本书的时候，我的儿子刚刚出生。如今图书出版，他也成长为满地乱跑的淘气小孩。感谢我的孩子，感谢我的爱人，更要感谢我的父母。他们的支持，是我前进的动力。此书也是我献给他们的礼物。
本书的第5章和第6章分别由四川大学马瑶博士和哈尔滨工业大学王天琦博士翻译。对他们的辛勤付出以及领导和同事的支持，一并表示感谢。
由于译者水平所限，译本中错误在所难免，敬请广大读者批评指正。
毕津顺
于北京
前 言
在日常生活中，我们意识不到地球环境辐射的存在宇宙射线和地表放射性同位素辐射产生次级粒子。地球环境辐射非常弱（低注量率），以至于对人体器官有无法观测的影响，但对地表电子系统中的LSI、VLSI和ULSI器件有可观测的影响。
1974年，我还是京都大学大四学生，主要研究如何测量地球环境介子的寿命。那时没有人（包括我本人）知道或想到，来自地球环境中子的影响。
半导体工业的快速发展，使我们认识到了地球环境辐射对半导体器件的影响。首先，放射性同位素玷污释放射线，在DRAM（动态随机存取存储器）和SRAM（静态随机存取存储器）器件中引起软错误。读者将在本书中看到，由于诸多原因，直到20世纪90年代晚期，人们才认识到地球环境中子软错误。随着器件特征尺寸等比例缩小到100 nm以下，地球环境辐射的影响面和深度都大为增加。科学探索的焦点不仅聚集在地球环境中子，还包括质子和介子等地球环境辐射粒子。除了存储器，人们还研究时序组合逻辑器件和电路。人们之前主要关注服务器路由器失效，目前也拓展到了机动车工业领域。
人们广泛认识到，地球环境辐射在器件电路中引入故障或错误，从而导致电子系统失效，而要想降低失效，就需要采用两种或多种减缓技术组合或协同，例如衬底、单元、电路、CPU（中央处理器）、中间件、OS（操作系统）和应用。这是一项极具挑战性的任务，涵盖多个学科，包括天文学、宇宙射线物理、核物理、加速器物理、半导体物理、电路理论、计算机理论、数值仿真、EDA（电子设计自动化）工具、编码理论、可靠性物理和数据库管理，等等。
同时，这项工作也是非常有趣和吸引人的。我本人在该领域开展研究期间，学习到了关于地球的很多有趣和令人兴奋的知识。
地球上方的大气层仅有50 km厚，约为地球半径的1250，如果没有它，我们就无法生存。由于暴露在宇宙射线下存在辐射极限，宇航员在内层外层太空中停留的时间是有限的。没有大气层，我们人类就无法在地球上生存。地球外部薄薄的大气层，保护我们免受外太空恶劣宇宙辐射的影响。
美丽的南北极光就是宇宙射线与大气层相互作用的结果。
用于放射性碳年代测定的14C，就是由14N与宇宙射线质子在大气层中核反应产生的。根据CERN团队最近的报道，天上的云朵也很可能由宇宙射线所引发。
作者希望本书能够激发起读者的兴趣，关注宇宙射线对地球和我们日常生活的影响。
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