www.wikidata.uk-ua.nina.az

Радіаційна стійкість Радіаційна загартованість здатність електронних компонентів кремнієвих схем мікропроцесорів бути ст

Радіаційна стійкість

Радіаційна загартованість - здатність електронних компонентів кремнієвих схем мікропроцесорів, бути стійкими до пошкоджень або несправностей, спричинених високим рівнем проникаючого іонізуючого випромінювання при зміні основних параметрів в межах норм, що регламентовані технічними умовами. Джерелами загроз мікросхемам можуть бути ядерні енергетичні установки, ядерні вибухи, природні та штучні радіаційні пояси Землі, космічні промені, цикли сонячної активності, ін. Через тривалість розробки та випробуваннь, необхідних для виготовлення мікроелектронних конструкцій радіаційно-стійких мікросхем, процес створення таких мікросхем відірваний від звичайних розробок.

Стійкі до випромінюваної радіації продукти, як правило, проходять один або більше випробувань на ефекти, включаючи загальну дозу іонізації (TID), посилені ефекти з низькою дозою (ELDRS) та Порушення в результаті одиничної події.

SEU та дизайн мікросхем Редагувати

SEU не руйнують мікросхеми, але вони можуть спричинити помилки. У космічних мікропроцесорах однією з найбільш вразливих частин часто є кеш-пам’яті 1-го та 2-го рівнів, оскільки вони повинні бути дуже малими і мати дуже високу швидкість, а це означає, що вони не тримають великого заряду. Часто ці кеші вимикаються, якщо наземні конструкції налаштовані на виживання SEU. Ще однією точкою вразливості є скінченний автомат, що керує мікропроцессором, через ризик потрапляння в «мертві» стани (без виходів), однак ці схеми повинні керувати всім процесором, тому вони мають відносно великі транзистори для забезпечення відносно великих електричних течії і не настільки вразливі, як можна подумати. Ще одним вразливим компонентом процесора є оперативна пам’ять. Для забезпечення стійкості до SEU, частовикористовується пам'ять з кодом усунення помилок, разом із схемою для періодичного зчитування (що призводить до виправлення) або очищення (якщо зчитування не призводить до виправлення) пам'яті помилок, перш ніж помилки переповнюють схему виправлення помилок.

У цифрових та аналогових схемах одна подія може спричинити поширення одного або декількох імпульсів напруги (тобто збоїв) по ланцюгу, і в цьому випадку це називається перехідним процесом з однією подією (SET). Оскільки поширюваний імпульс технічно не є зміною "стану", як у SEU пам'яті, слід розрізняти SET та SEU. Якщо SET поширюється через цифрову схему і призводить до того, що неправильне значення фіксується в послідовному логічному блоці, це вважається SEU.

Проблеми з апаратним забезпеченням також можуть виникати із пов'язаних причин. За певних обставин (як-то конструкції ланцюга, конструкції процесу, так і властивостей частинок) може бути активований «паразитний[en]» тиристор, властивий конструкціям КМОП, ефективно спричиняючи видиме коротке замикання від лінії живлення до землі. Ця умова називається тиристорним ефектом[en] (одна з умов ), і за відсутності конструктивних контрзаходів часто руйнує пристрій через теплову втечу[en]. Більшість виробників проектують та випробовують свою продукцію, щоб переконатись, що заскочка не відбувається від ударів частинок атмосфери. З метою запобігання заскочки в просторі епітаксичних плівок, кремнію на ізоляторі (SOI) або кремній на сапфірі[en](SOS) часто використовують для подальшого зменшення або усунення радіаційної сприйнятливості.

Приклади радіаційно-стійкого обладнання Редагувати

  • на архітектурі System / 360 базується System 4 Pi[en], що використовувалася на борту Спейс Шатлів (варіант AP-101).
  • першим серійним радіаційно-стійким мікропроцесором був RCA1802 8-бітний процесор, представлений в 1976 році,
  • на основі мікроконтроллера PIC 1886VE, російський мікроконтролер 50 МГц , розроблений компанією Milandr та виготовлений компанією Sitronics-Mikron за технологією об'ємного кремнію на 180 нм.
  • на основі m68k:
    • Coldfire[en]M5208 використовується General Dynamics, низькою потужністю (1,5 Вт) випромінювань загартованої альтернативи.
  • на основі 16-бітної архітектури MIL-STD-1750A[en]
    • RH1750 виробництва GEC-Плессі .
  • Proton100k SBC від Space Micro Inc[en]., представлений в 2003 році, використовує оновлену схему голосування під назвою TTMR, яка пом'якшує SEU в одному процесорі. Процесор - екватор BSP-15.
  • високошвидкісний процесор обробки цифрових сигналів серії Texas Instruments 320C6Xx, Proton200k[en]SBC, представлений в 2004 році, працює на 4000 MIPS, одночасно пом'якшуючи SEU потрійним модульним резервуванням за часом[en](TTMR) і окремими функціональними подій переривань (SEFI) з технологією H-Core.
  • На основі MIPS:
    • RH32[en]від Honeywell Aerospace.
    • Mongoose-V використовується НАСА є 32-розрядним мікропроцесором для космічних апаратів (наприклад , New Horizons ).
    • KOMDIV-32[en] являє собою 32-розрядний мікропроцесор, сумісний з MIPS R3000 , розробки НІІС[en] із виробництвом Курчатовським інститутом, Росія.
  • На основі SPARC:
  • На основі PowerPC:
    • RAD6000 одноплатний комп'ютер (SBC) із Power1[en] CPU виробництва BAE Systems, застосований в ряді розробок NASA, Міністерства оборони США і комерційних космічних літальних апаратах, в тому числі:
    • Rad750[en] СБК від BAE Systems, на основі 750 PowerPC процесора, наступник RAD6000.
    • RAD5500[en], наступник RAD750 на базі PowerPC e5500[en].
    • RHPPC[en] від Honeywell Aerospace. На основі PowerPC 603e .
    • SP0 і SP0-S від Aitech, 3U cPCI SBC, що використовує PowerQUICC[en]-III MPC8548E, PowerPC E500.
    • SBC Proton400k від Space Micro Inc, процесор Freescale P2020 на базі PowerPC e500.
    • BRE440 від Broad Reach Engineering. Основна система на основі чіпа IBM PPC440[en], 266 MIPS , PCI, 2x Ethernet, 2x UARTS, контролер DMA, кеш-пам’ять L1 / L2.
    • SCS750, побудований Maxwell Technologies[en], із трьох ядер PowerPC 750 один проти одного, щоб пом'якшити радіаційні ефекти.
    • компанія Boeing через Центр розвитку супутників виробляє радіаційно-загартований космічний процесор на базі PowerPC 750.
  • На основі ARM:
    • Vorago VA10820, 32-розрядна ARMv6-M Cortex-M0[en].
    • NASA та ВПС США розробляють HPSC, процесор на основі Cortex-A53 для майбутнього використання у космічних кораблях.
    • DAHLIA від ЄКА, процесор на основі Cortex-R52.
  • На основі RISC-V:
    • Cobham[en] Gaisler NOEL-V 64-біт.

Вивчення проблем радіаційної загартованості Редагувати

Розробці та аналізу зміцненої радіацією електроніки, розробці методів випробувань та планів забезпечення радіаційної твердості та розробці рішень специфічних для системи проблем, пов'язаних з радіаційними ефектами сприяє Інститут космічної та оборонної електроніки[en] (ISDE), Національна лабораторія Brookhaven , Національна лабораторія Лоуренса Берклі, Лос-Аламоська національна лабораторія, національна лабораторія Канади з питань ядерної фізики та фізики елементарних частинок ТРІУМФ , Sandia National Laboratories, Європейська координація космічних компонентів (ESCC) і т.д.

Див також Редагувати

Примітки Редагувати

  1. Радіаційна стійкість електронних приладів // Шишкін Р. Електроніка (2017)
  2. https://www.microsemi.com/document-portal/doc_download/130760-neutron-seu-faq
  3. Research. gaisler.com. Процитовано 4 червня 2021. 
  4. Inc, Moog. Moog Space Industry Homepage. www.moog.com (англ.). Процитовано 4 червня 2021. 
  5. NASA Technical Reports Server (NTRS). ntrs.nasa.gov. Процитовано 4 червня 2021. 
  6. dahlia-h2020.eu | DAHLIA project website – Deep sub-micron microprocessor for spAce rad-Hard appLIcation Asic (амер.). Процитовано 4 червня 2021. 
  7. ESCC (European Space Components Coordination). spacecomponents.org. Процитовано 4 червня 2021. 
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри
Дата публікації:
Radiacijna zagartovanist zdatnist elektronnih komponentiv kremniyevih shem mikroprocesoriv buti stijkimi do poshkodzhen abo nespravnostej sprichinenih visokim rivnem pronikayuchogo ionizuyuchogo viprominyuvannya pri zmini osnovnih parametriv v mezhah norm sho reglamentovani tehnichnimi umovami Dzherelami zagroz mikroshemam mozhut buti yaderni energetichni ustanovki yaderni vibuhi prirodni ta shtuchni radiacijni poyasi Zemli kosmichni promeni cikli sonyachnoyi aktivnosti in 1 Cherez trivalist rozrobki ta viprobuvann neobhidnih dlya vigotovlennya mikroelektronnih konstrukcij radiacijno stijkih mikroshem proces stvorennya takih mikroshem vidirvanij vid zvichajnih rozrobok Stijki do viprominyuvanoyi radiaciyi produkti yak pravilo prohodyat odin abo bilshe viprobuvan na efekti vklyuchayuchi zagalnu dozu ionizaciyi TID posileni efekti z nizkoyu dozoyu ELDRS ta Porushennya v rezultati odinichnoyi podiyi Zmist 1 SEU ta dizajn mikroshem 2 Prikladi radiacijno stijkogo obladnannya 3 Vivchennya problem radiacijnoyi zagartovanosti 4 Div takozh 5 PrimitkiSEU ta dizajn mikroshem RedaguvatiSEU ne rujnuyut mikroshemi ale voni mozhut sprichiniti pomilki U kosmichnih mikroprocesorah odniyeyu z najbilsh vrazlivih chastin chasto ye kesh pam yati 1 go ta 2 go rivniv oskilki voni povinni buti duzhe malimi i mati duzhe visoku shvidkist a ce oznachaye sho voni ne trimayut velikogo zaryadu Chasto ci keshi vimikayutsya yaksho nazemni konstrukciyi nalashtovani na vizhivannya SEU 2 She odniyeyu tochkoyu vrazlivosti ye skinchennij avtomat sho keruye mikroprocessorom cherez rizik potraplyannya v mertvi stani bez vihodiv odnak ci shemi povinni keruvati vsim procesorom tomu voni mayut vidnosno veliki tranzistori dlya zabezpechennya vidnosno velikih elektrichnih techiyi i ne nastilki vrazlivi yak mozhna podumati She odnim vrazlivim komponentom procesora ye operativna pam yat Dlya zabezpechennya stijkosti do SEU chastovikoristovuyetsya pam yat z kodom usunennya pomilok razom iz shemoyu dlya periodichnogo zchituvannya sho prizvodit do vipravlennya abo ochishennya yaksho zchituvannya ne prizvodit do vipravlennya pam yati pomilok persh nizh pomilki perepovnyuyut shemu vipravlennya pomilok U cifrovih ta analogovih shemah odna podiya mozhe sprichiniti poshirennya odnogo abo dekilkoh impulsiv naprugi tobto zboyiv po lancyugu i v comu vipadku ce nazivayetsya perehidnim procesom z odniyeyu podiyeyu SET Oskilki poshiryuvanij impuls tehnichno ne ye zminoyu stanu yak u SEU pam yati slid rozriznyati SET ta SEU Yaksho SET poshiryuyetsya cherez cifrovu shemu i prizvodit do togo sho nepravilne znachennya fiksuyetsya v poslidovnomu logichnomu bloci ce vvazhayetsya SEU Problemi z aparatnim zabezpechennyam takozh mozhut vinikati iz pov yazanih prichin Za pevnih obstavin yak to konstrukciyi lancyuga konstrukciyi procesu tak i vlastivostej chastinok mozhe buti aktivovanij parazitnij en tiristor vlastivij konstrukciyam KMOP efektivno sprichinyayuchi vidime korotke zamikannya vid liniyi zhivlennya do zemli Cya umova nazivayetsya tiristornim efektom en odna z umov i za vidsutnosti konstruktivnih kontrzahodiv chasto rujnuye pristrij cherez teplovu vtechu en Bilshist virobnikiv proektuyut ta viprobovuyut svoyu produkciyu shob perekonatis sho zaskochka ne vidbuvayetsya vid udariv chastinok atmosferi Z metoyu zapobigannya zaskochki v prostori epitaksichnih plivok kremniyu na izolyatori SOI abo kremnij na sapfiri en SOS chasto vikoristovuyut dlya podalshogo zmenshennya abo usunennya radiacijnoyi sprijnyatlivosti Prikladi radiacijno stijkogo obladnannya Redaguvatina arhitekturi System 360 bazuyetsya System 4 Pi en sho vikoristovuvalasya na bortu Spejs Shatliv variant AP 101 pershim serijnim radiacijno stijkim mikroprocesorom buv RCA1802 8 bitnij procesor predstavlenij v 1976 roci na osnovi mikrokontrollera PIC 1886VE rosijskij mikrokontroler 50 MGc rozroblenij kompaniyeyu Milandr ta vigotovlenij kompaniyeyu Sitronics Mikron za tehnologiyeyu ob yemnogo kremniyu na 180 nm na osnovi m68k Coldfire en M5208 vikoristovuyetsya General Dynamics nizkoyu potuzhnistyu 1 5 Vt viprominyuvan zagartovanoyi alternativi na osnovi 16 bitnoyi arhitekturi MIL STD 1750A en RH1750 virobnictva GEC Plessi Proton100k SBC vid Space Micro Inc en predstavlenij v 2003 roci vikoristovuye onovlenu shemu golosuvannya pid nazvoyu TTMR yaka pom yakshuye SEU v odnomu procesori Procesor ekvator BSP 15 visokoshvidkisnij procesor obrobki cifrovih signaliv seriyi Texas Instruments 320C6Xx Proton200k en SBC predstavlenij v 2004 roci pracyuye na 4000 MIPS odnochasno pom yakshuyuchi SEU potrijnim modulnim rezervuvannyam za chasom en TTMR i okremimi funkcionalnimi podij pererivan SEFI z tehnologiyeyu H Core Na osnovi MIPS RH32 en vid Honeywell Aerospace Mongoose V vikoristovuyetsya NASA ye 32 rozryadnim mikroprocesorom dlya kosmichnih aparativ napriklad New Horizons KOMDIV 32 en yavlyaye soboyu 32 rozryadnij mikroprocesor sumisnij z MIPS R3000 rozrobki NIIS en iz virobnictvom Kurchatovskim institutom Rosiya Na osnovi SPARC Erc32 ta LEON en 2 3 4 i 5 ye radiacijno zagatovanimi procesorami rozroblenimi kompaniyeyu Gajslera 3 i Yevropejskim kosmichnim agentstvom odnoplatnij komp yuter Gen 6 SBC viroblenij Cobham Semiconductor Solutions ranishe Aeroflex en Microelectronics Solutions Na osnovi PowerPC RAD6000 odnoplatnij komp yuter SBC iz Power1 en CPU virobnictva BAE Systems zastosovanij v ryadi rozrobok NASA Ministerstva oboroni SShA i komercijnih kosmichnih litalnih aparatah v tomu chisli Marsohodi Opportunity i Spirit Spusknij kosmichnij aparat Mars Pathfinder Deep Space 1 eksperimentalnij avtomatichnij kosmichnij aparat Mars Polar Lander i Mars Climate Orbiter Mars Odissej orbitalnij aparat Spitzer kosmichnij teleskop MESSENGER avtomatichna mizhplanetna stanciya dlya doslidzhennya Merkuriya STEREO kosmichnij aparat IMAGE kosmichnij aparat MIDEX Genesis i Stardust Phoenix posadkovij modul NASA dlya vivchennya Marsa DAWN avtomatichna mizhplanetna stanciya Solar Dynamics Observatory Rad750 en SBK vid BAE Systems na osnovi 750 PowerPC procesora nastupnik RAD6000 RAD5500 en nastupnik RAD750 na bazi PowerPC e5500 en RHPPC en vid Honeywell Aerospace Na osnovi PowerPC 603e SP0 i SP0 S vid Aitech 3U cPCI SBC sho vikoristovuye PowerQUICC en III MPC8548E PowerPC E500 SBC Proton400k vid Space Micro Inc procesor Freescale P2020 na bazi PowerPC e500 BRE440 vid Broad Reach Engineering 4 Osnovna sistema na osnovi chipa IBM PPC440 en 266 MIPS PCI 2x Ethernet 2x UARTS kontroler DMA kesh pam yat L1 L2 SCS750 pobudovanij Maxwell Technologies en iz troh yader PowerPC 750 odin proti odnogo shob pom yakshiti radiacijni efekti kompaniya Boeing cherez Centr rozvitku suputnikiv viroblyaye radiacijno zagartovanij kosmichnij procesor na bazi PowerPC 750 Na osnovi ARM Vorago VA10820 32 rozryadna ARMv6 M Cortex M0 en NASA ta VPS SShA rozroblyayut HPSC procesor na osnovi Cortex A53 dlya majbutnogo vikoristannya u kosmichnih korablyah 5 DAHLIA vid YeKA procesor na osnovi Cortex R52 6 Na osnovi RISC V Cobham en Gaisler NOEL V 64 bit Vivchennya problem radiacijnoyi zagartovanosti RedaguvatiRozrobci ta analizu zmicnenoyi radiaciyeyu elektroniki rozrobci metodiv viprobuvan ta planiv zabezpechennya radiacijnoyi tverdosti ta rozrobci rishen specifichnih dlya sistemi problem pov yazanih z radiacijnimi efektami spriyaye Institut kosmichnoyi ta oboronnoyi elektroniki en ISDE Nacionalna laboratoriya Brookhaven Nacionalna laboratoriya Lourensa Berkli Los Alamoska nacionalna laboratoriya nacionalna laboratoriya Kanadi z pitan yadernoyi fiziki ta fiziki elementarnih chastinok TRIUMF Sandia National Laboratories Yevropejska koordinaciya kosmichnih komponentiv ESCC 7 i t d Div takozh RedaguvatiMikroshema Kod Greya Vidstan Gemminga Bit parnosti Marsianskij rozviduvalnij suputnik Messenger RITEGPrimitki Redaguvati Radiacijna stijkist elektronnih priladiv Shishkin R Elektronika 2017 https www microsemi com document portal doc download 130760 neutron seu faq Research gaisler com Procitovano 4 chervnya 2021 Inc Moog Moog Space Industry Homepage www moog com angl Procitovano 4 chervnya 2021 NASA Technical Reports Server NTRS ntrs nasa gov Procitovano 4 chervnya 2021 dahlia h2020 eu DAHLIA project website Deep sub micron microprocessor for spAce rad Hard appLIcation Asic amer Procitovano 4 chervnya 2021 ESCC European Space Components Coordination spacecomponents org Procitovano 4 chervnya 2021 Otrimano z https uk wikipedia org w index php title Radiacijna stijkist amp oldid 40669205