最後更新:2026年10月22日測試・可靠度記憶體半導體中國大陸:软错误(Soft Error)

軟錯誤是什麼(Soft Error,α 粒子・中子)

Soft Error

軟錯誤是來自宇宙射線的中子,或封裝材料所含微量放射性物質發出的 α 粒子打到晶片,使記憶體或鎖存器中記錄的0與1暫時反轉的錯誤。晶片本身沒有損壞,重新寫入就會恢復。以錯誤更正碼(ECC)與低 α 材料因應,在車用與伺服器上特別受重視。

目錄6 項
  1. 定義與原理
  2. 圖解
  3. 常見問題
  4. 相關用語
  5. 比較文章
  6. 資料來源

定義與原理

軟錯誤(soft error)是從宇宙降下的輻射,或封裝材料所含少量放射性物質發出的輻射打到半導體晶片,使記憶體或鎖存電路中記錄的0與1暫時反轉的錯誤。晶片本身沒有損壞,因此重新寫入資料就會恢復。這一點與電路實體損壞的硬錯誤(hard error)有所區別。

造成軟錯誤的輻射主要有2種。一種是封裝與焊料材料所含極微量的鈾與釷發出的 α 粒子。另一種是宇宙射線與大氣碰撞產生的中子,也會降到地面,在高海拔處或飛機上更多。輻射通過矽時會產生電荷,若電荷量大到足以抵銷記憶中的電荷,位元就會反轉。微縮使記憶的電荷變小,即使少量電荷也容易反轉。

軟錯誤的發生率以每10億小時發生幾次的 FIT 評估,JEDEC 規格(JESD89)訂有試驗方法。對策包括:使用 α 粒子少的材料(低 α 焊料與封膠材料);在 SRAM 與 DRAM 加上錯誤更正碼(ECC);把同一筆資料的位元在實體上分散配置,避免多個位元同時反轉;把重要電路做成3重化並以多數決判定等。在汽車、伺服器與航太用途特別受重視。

圖解

α 粒子、來自宇宙射線的中子、熱中子等軟錯誤原因與各自的對策,以及電路對策

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發生率以 FIT(每10億小時的次數)表示,JEDEC JESD89 訂有試驗方法。

軟錯誤(Soft Error,α 粒子・中子)的常見問題

軟錯誤和硬錯誤有什麼不同?
軟錯誤是輻射等使資料暫時反轉的錯誤,晶片本身沒有損壞,重新寫入資料就能正確運作。硬錯誤是導線斷線或電晶體劣化等使電路實體損壞造成的錯誤,會在同一位置重複發生,重新寫入也無法修復。
在飛機上軟錯誤會增加嗎?
會。軟錯誤的主要原因之一的中子,是宇宙射線與大氣碰撞產生的,高度越高越多。據說在飛機飛行的高度是地面的數百倍,因此飛機與太空使用的電子設備,對軟錯誤的對策要求更嚴格。

相關設備・材料

比較文章

所屬主題

資料來源

  1. JEDEC:soft error(2026年10月19日確認)
  2. JEDEC:soft error rate (SER)(2026年10月19日確認)