Физики ищут способы защиты электроники от спутников космических частиц

МОСКВА, 16 ноября — РИА Новости. Коллектив кафедры микро - и наноэлектроники национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" новая методология прогнозирования отказов интегральных микросхем в космосе. Статья об их исследовании, опубликованном в престижном научном журнале "IEEE Transactions on Nuclear Science".

Надежная работа микросхем в космосе – важная научная и экономическая задача. Для того, чтобы современные метеоспутники, спутники-наблюдения земли и расходы были благоприятны, они должны работать на орбите не менее 10-15 лет. Распространенная причина, почему спутники из строя раньше этого срока – отказ бортовой электроники. Обычная земная Электроника для космических условий недостоверной. Таким образом, для космической электроники либо по специальной технологии сделаны или специально отобраны и особым образом испытывают. Все это требует глубокого понимания физических процессов внутри схемы, и мотивирует ученые разрабатывают математические методы, которые точно предсказать поведение таких систем в различных средах говорю.

Большое значение здесь имеют так называемые "одиночные эффекты": неисправность электронных схем путем воздействия отдельных высокоэнергетических космических частиц радиационного пояса земли или в глубинах галактики. Проблема индивидуальных ошибок возникла в начале 80-х годов, когда размеры микроэлектронных компонентов составляли около микрона (одна миллионная доля метра).

Особенно остро эта проблема тот факт, что Электроника в космосе невозможно обеспечить физическую защиту от высокоэнергетических частиц из-за их высокой проникающей способности делает. За такие отказы активные методы предсказания были сразить их частоты в заданных условиях, а также программные и аппаратные методы.

Однако в последние 30 лет ситуация изменилась. Уменьшение размеров элементов интегральных схем до нанометровом масштабе привело к тому, что множественные сбои распространение: ситуации, в которых космические частицы (например, ионы или протоны) может привести к ошибкам ячеек одновременно в нескольких логических элементов или хранения, что приводит к сбоям или необратимому повреждению электрических проводов. Такого рода ошибки очень сложно исправить, из-за неопределенности их разнообразие: то есть количество отказов от космических частиц.

Решение этой проблемы, эксперты национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" в серии исследований на 2015-2017 годы разработана новая методология обработки результатов наземных экспериментов, вычислений и программирования частоты отказов. Существует возможность прогноза с учетом новых физических, технологических и программных аспектов, характерных для наноразмерных (с технологической нормой менее 100 нм) интегральные современного образца.

"Все дело в нелокальность воздействия: космическая частица в состоянии "покрыть" несколько элементов интегральных схем", — говорит один из авторов исследования, профессор Зебрев Геннадий, — "нелокальность множественные события и неуверенность в своем многообразии не позволяет предсказать частоту отказов и парирования ошибок старыми методами прогнозирования. Причем, при дальнейшей миниатюризации элементов и сложность архитектуры интегральных проблемы может привести к дальнейшему обострению этого. Поэтому мы предложили такую методику для обработки результатов экспериментальных исследований и расчета частоты помехи, которая позволяет разводить сбои по кратностям, а также быстро и надежно оценить их частоты в заданном космических орбитах".

Возможность расчета различной частоты ошибок кратности – необходимое условие для создания новых программных алгоритмов, которые эффективно парировать множественные помехи в космосе. Работа в этом направлении команда НИЯУ МИФИ ведет совместно с НИИ системных исследований РАН.

Категория: Технологии