Письмо ректору

  Телефонный   справочник

    Электронная     почта


  Министерство науки и высшего образования РФ
5-100.png Программа повышения конкурентоспособности
Противодействие коррупции
Наука и образование против террора
Диссертационные советы
Российский студенческий центр
Социальный навигатор
Оформление социальной студенческой карты
Study in Russia
NEVOD.png Уникальная научная установка НЕВОД
TEMP.png Турнир «ТеМП 2018»
50x75.png Международная олимпиада для студентов
Олимпиада «Я - профи»
eend_fond.png Эндаумент-фонд НИЯУ МИФИ



Новости университета



09.01.2018

Физики ищут способы защиты электроники спутников от космических частиц

Коллектив кафедры микро- и наноэлектроники Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" представил новую методику, позволяющую предсказывать сбои интегральных микросхем в космосе. Статья о проведенном исследовании опубликована в авторитетном научном журнале "IEEE Transactions on Nuclear Science".

Обеспечение надежной работы микросхем в космосе – важная научная и экономическая задача. Для того, чтобы современные метеоспутники, спутники связи и наблюдения за Землей были экономически эффективными, они должны работать на орбите как минимум 10-15 лет. Распространенная причина, по которой спутники выходят из строя раньше этого срока – отказ бортовой электроники. Обычная земная электроника для космических условий слишком ненадежна. Поэтому для космонавтики электронику либо изготавливают по специальной технологии, либо отбирают и испытывают особым образом. Все это требует глубокого понимания физических процессов, происходящих внутри схем, и мотивирует ученых разрабатывать математические методы, точно предсказывающие поведение таких схем в различных условиях.

Высокую важность здесь имеют так называемые "одиночные эффекты": ошибки электронных схем, вызванные воздействием отдельных высокоэнергетических космических частиц из радиационных поясов Земли или глубин Галактики. Проблема одиночных сбоев возникла еще в начале 80-х годов, когда размеры микроэлектронных компонентов составляли около микрона (одна миллионная доля метра).

Особую остроту этой проблеме придает тот факт, что электронике в космосе невозможно обеспечить физическую защиту от высокоэнергетических частиц из-за их высокой проникающей способности. Для таких сбоев активно разрабатывались методы предсказания их частот в заданных условиях, а также программные и аппаратные методы борьбы с ними.

Однако за последние 30 лет ситуация кардинально изменилась. Уменьшение размеров элементов интегральных схем до нанометрового масштаба привело к тому, что распространились множественные сбои: ситуации, при которых одна космическая частица (например, ион или протон) может одновременно вызывать ошибки сразу в нескольких логических элементах или ячейках памяти, что приводит к сбоям либо необратимым повреждениям электросхемы. Такого рода сбои очень сложно исправлять из-за неопределенности их кратности: то есть, числа сбоев от одной космической частицы.

Решая эту проблему, специалисты из Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ" в серии исследований 2015-2017 годов разработали новую методологию, позволяющую обрабатывать результаты наземных экспериментов и программировать расчеты частоты сбоев. Она дает возможность прогноза с учетом новых физических, технологических и программных аспектов, которые характерны для наноразмерных (с технологической нормой менее 100 нм) интегральных схем самого современного образца.

"Все дело в нелокальности воздействия: одна космическая частица способна "накрыть" сразу несколько элементов интегральных схем", — рассказывает один из авторов исследования, профессор Геннадий Зебрев, — "именно нелокальность множественных событий и неопределенность в их кратности не позволяет предсказывать частоту сбоев и парировать ошибки старыми методами. Причем дальнейшая миниатюризация элементов и усложнение архитектуры интегральных схем может привести к дальнейшему обострению этой проблемы. Потому мы предложили такую методику для обработки результатов экспериментальных испытаний и расчета частот сбоев, которая позволяет развести сбои по кратностям, а также быстро и надежно оценить их частоты на заданных космических орбитах".

Возможность расчета частоты ошибок разной кратности – необходимое условие для создания новых программных алгоритмов, которые могли бы эффективно парировать множественные сбои в космосе. Работу в этом направлении коллектив НИЯУ МИФИ ведет совместно с НИИ системных исследований РАН.

РИА Новости


Количество показов: 790

Возврат к списку


Добавить комментарий