自有生民之初，人類對于太空便深為著迷。在任何時代，星光點點的天空總是令人引發無限的想像力。科學小說在文學作品與娛樂媒體中相當流行。太空旅行和探險一直是所有時代熱門的話題，并且是國際紛爭、主權彰顯、國力與國防安全的課題。美國將太空人送上月球距今已有40年的時間。如此驚人的壯舉在人類歷史上具有無與倫比的意義。

其他國家也積極計劃登陸月球，準備迎頭趕上美國，其中以中國與印度最為積極，不過，登陸月球需要相當大的投資，是相當艱鉅的壯舉。NASA計劃明年將太空梭除役，而戰神一號運載火箭至少必須等到2014年才能建造完成。這使得冷戰時期美俄太空競賽中，積極發展的美國無法再將太空人送上太空，而必須借用俄羅斯蘇式火箭（Russian Soyuz rocket）。

大多數人都曾經聽過星艦迷航記（Star Trek）的寇克艦長的名言：「太空是等待我們開拓的終極邊疆！」太空旅行是科幻小說愛好者的夢想，不過，對于在太空產業工作的人而言，太空也是人類與電子產品難以挑戰的極限。沒有經過長期大量的投入，沒有人或裝置能夠長久待在太空中。

大家可能會很訝異，太陽是一個持續運轉、自我維持的核反應星體，向地球排放的大量能源與致命的輻射，所幸，地球的磁場能夠保護我們，阻絕其中大部份的輻射，使外來的輻射就像是河流之中流經石頭的水一般。只要觀看北極光，就能夠約略瞭解如此的輻射是什么景況，由于地球兩極的磁場較弱，因此外來的輻射使大氣層離子化。請見圖1。

地球的大氣層能夠阻絶外來的輻射，所造成的影響有好有壞，好的影響是外來的輻射不斷重建地球的臭氧層，保護人類不接觸太陽的紫外線（UV）輻射，不過，外來的輻射也會產生具破壞力的地面中子，在人體衰老的過程中，這些地面中子會造成細胞隨著時間的推移而損傷。

在地面或海面上，暴露于地面中子的比例約為每平方公司10個中子，這些中子會造成電子產品的電路或邏輯不穩定。中子進入半導體晶片時，與其他塬子碰撞后會釋放少量的能量，導致塬子大小的核分裂，產生足以干擾積體電路的能量。記憶體系統或高復雜度IC的使用者相當關注這方面的干擾。例如，許多電腦當機的真正元兇并不一定是Microsoft，而可能是其中一個積體電路中重要的電路節點發生中子撞擊所造成的反應所致。圖2所示即為這方面的說明。

在40，000英呎飛行的商用客機所接觸的地面中子輻射量，是地面的300倍，因此，飛機的航空電子系統必須能夠承受如此高的輻射量。對于一般人經常搭乘飛機能夠承受多少輻射量，現在仍是爭議不斷。隨著半導體的尺寸縮小，使電路不受這些影響所干擾的任務顯得更加艱鉅。現今復雜的數位系統較易受到中子撞擊所影響，因此一般都會採取錯誤修正或備援等緩解措施。

不同于人類生存的環境，太空是相當危險的。太陽風暴會釋放大量致命的質子和電子，傷害人體的速度或快或慢，完全取決于太陽風暴的強度而定。在阿波羅號太空人的12天任務中，很幸運并未遭遇太陽風暴。這些來自太空輻射環境的質子和重離子，也會接觸低空地球軌道（low earth orbiting; LEO）太空船及衛星。電子、質子與重離子對于對地靜止軌道（geostationary orbiting， GEO）衛星有相當大的影響。在為期10至15年的任務過程中，衛星會接觸大量輻射。即使加強防護措施，衛星仍會接觸足以在幾個月內使人致死的輻射量。

人體能夠承受的輻射量約為450rad以下。rad是一種計量單位，用于計算材料吸收的輻射量，以每公克材料100ergs（g?cm2/s2）為基準。一般而言，太空應用的積體電路可以在任務過程中承受10，000至100，000rad以上。防護只能達到有限程度的效果，防護達到某個程度之后，便不再有效。

由于二次反應，鋁材質厚度達到300mil之后，增加的額外防護材料便無甚作用。牛頓的撞擊球所呈現的正是如此的現象，一顆球撞擊一排球之后，撞擊力會使得這一排球的最后一顆球彈起。請見圖3。

外來的輻射也會造成類似的反應。宇宙射線中高能量的電子撞擊防護材料后，會造成二次輻射效應，能量從防護材料的另一面釋出時，便會造成損害。電子產品製造商必須設計能夠在如此受干擾的嚴苛環境中運作的系統。許多設計技術及特殊半導體製程，可用于確保電路在太空中長時間穩定運作。

日常生活中，不論是國際通訊、音樂、DTV、GPS、氣象資料蒐集、保全或國防安全，現在比起以往更加仰賴衛星系統。

太空方面的電子內容日益增多，現在有數千顆衛星在天空，其中大多數都已經變成太空垃圾。衛星系統變得愈來愈精密，與過去結構單純的系統完全不可同日而語。大多數人不清楚太空中有多少顆衛星，不過，只要透過網際網路連上Google地球。

設計能夠承受許多輻射效應的電路極其必要，對于太空航空應用，以及現今的醫療應用更是如此。診斷及安全設備愈來愈仰賴耐輻射的晶片。現今的牙科醫療X光及CT掃描儀診斷設備，一般均使用電子成像與資料轉換晶片，而非使用晶片進行攝影。這些設備能夠以近乎即時的速度產生影像，完全不需要等候技術人員沖洗膠片，才能決定拍攝的影像是否正確。隨著時間累積的輻射效應會對設備造成影響，例如機場中持續使用的 X 光檢查設備即是如此。

太空應用中的電力電子產品對于很容易受重離子所影響，尤其是高電壓電子產品。重離子穿透半導體材質時，會使電荷累積，而形成小型暫時傳導路徑，這就如同一個小閃電一般，一旦小型暫時傳導路徑形成，就會從正極高電壓電源接地釋放高電流。在許多情況下，這會穿透介電，而使得許多電源半導體裝置，發生閘極穿通效應及開路。電源元件製造商一般會將裝置的一般安全運作供電電壓降低 20% 至 50%，以避免如此的問題發生。

TI的高可靠性（HiRel）產品部門是耐輻射半導體的主要供應單位。開發與測試電路時，均對于醫療、航空及太空應用的電子系統有害的各種輻射效應加以防範。衛星發射升空完成部署后，如果發生問題，無法對衛星進行維修。即使衛星有備援系統，效果也相當有限。

測試太空應用的元件相當不容易。首先，地面的測試機組由于本身的機械能源限制，無法重現太空中所遭受的確切效應。另外，無法長年測試元件是否適合太空中使用。因此，通常使用加速測試技術。

加速測試技術嘗試重現元件在10至15年太空任務中，可能承受的低劑量輻射所造成的效應。太空應用的這些技術有時令人毫無頭緒。在某些情況下，同一個元件在低劑量率下會產生非預期的結果，而在高劑量率下卻一切正常，這就是所謂的增強低劑量率靈敏度（enhanced low-dose rate sensitivity; ELDRS）問題，這個問題一直是現今許多輻射會議與標準會商的討論主題。

在高輻射環境中電路效率的影響方面，電路技術也相當重要。CMOS、雙極、GaAs、SiGe 及其他製程技術在不同的輻射效應下的運作互有優劣。對于各種效應可達到高耐受度的高可靠性產品而言，瞭解這些技術的運作至關重要。如果無法實際測量某些條件，僅能透過統計數據及有限的資料進行預測。

由于測試機組能夠產生的粒子能量類型相當有限，因此必須瞭解產品運作的環境，并且必須確保電路穩定，并且能夠承受具體的特定效應。在必須穩定的系統中使用 HiRel產品有助于降低系統失效的風險。為了降低成本而製作不確實，會危及數百萬美元的太空或航空硬體。總歸一句話，這確實超越太空科學的範疇。