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俄羅斯物理學家提出新技術方案可預測太空集成微電路故障

俄羅斯


俄羅斯物理學家提出新技術方案可預測太空集成微電路故障


俄羅斯物理學家提出新技術方案可預測太空集成微電路故障
（）俄羅斯國家核研究大學莫斯科理工學院的微電子和納米電子部門的工作人員提出了一種新的技術方案，可以預測太空集成微電路的故障 。有關該研究成果的文章已發表在權威科學雜志《IEEE Transactions on Nuclear Science》上 。
確保微電路在太空中的可靠運行是一項科學和經濟方面的重要的任務 。為了使現代氣象衛星，通信和地球觀測衛星具有經濟的效率性，它們應該在軌道至少運行10 到15年 。衛星在這個期限之前失常的一個常見原因是機載電子設備發生故障 。普通的地面電子設備應用于太空條件是很不可靠的 。因此，用于航天學的電子設備不是利用特殊技術制造的，就是經過特殊方式選擇和測試的 。所有這些都要求對電路中運行的物理過程有一個深入的了解，并激勵科學家研發可以準確地預測這些電路在不同條件下的運行的數學方法 。
這里所謂的“單一效應”具有高度重要性：由地球輻射帶或銀河系深處各個獨立的高能太空粒子的作用引起的電子電路中的差錯 。單一故障的問題是在在80年代初出現的，當時微電子元件的尺寸大約是一微米（百萬分之一米） 。
特別尖銳的問題是 ， 因為高能粒子發達的穿透力而不能提供對太空中電子設備的物理保護 。為了應對這種故障，在特定條件下預測其頻率的方法，以及與之對抗的軟件和硬件方法正在積極研發中 。
但是近30年來，情況發生了很大變化 。集成電路元件尺寸減小到納米的級別導致了多個故障的發生：情況如，一個宇宙微粒（例如，離子或質子）可以同時在幾個邏輯元件或存儲單元引起錯誤，從而導致電路故障或不可逆的損壞 。由于其次數的不確定性，這種故障很難糾正：即一個宇宙粒子引起的故障次數 。
為解決這一問題，國家核研究大學“莫斯科理工學院”的專家們在2015到2017年間的一系列研究中發明了一種新的方法，可以處理地面實驗的結果，并計算出故障的頻率 。它為對最新現代設計的納米（技術規范小于100納米）集成電路典型在技術和程序方面的預測提供可能 。
“這是作用力的非局域性：宇宙微粒能夠“覆蓋“若干集成的電路元件”，- 這項研究的作者之一，根納季·載布列夫教授說，- “是多個事件的非局域性，和其次數的不確定性不允許用老的方法預測故障和避開錯誤 。此外，元件和集成電路的進一步小型化和電路結構的復雜化可能會進一步加劇這個問題 。因此，我們提出了這個方案來進行實驗測試結果的處理和故障頻率的計算 ， 它為緊跟頻率解決故障，和可靠地估計 它們在預定空間軌道的頻率提供可能” 。
計算不同次數的誤差頻率的能力是創建新的程序算法的先決條件 ， 這樣可以有效地避免空間中的多個故障 。國家科研究大學莫斯科理工學院的團隊與俄羅斯科學院系統研究所正在此方向上共同工作 。