Здравствуйте!
Я занимаюсь эффектами радиации в цифровой микроэлектронике. Сразу признаюсь, что ни в самолетах, ни в военной технике не разбираюсь. Многие из вас наверное знают, что электроника дает сбои при повышенном уровне радиации. Говоря просто, бит в памяти или логике меняет значение с 0 на 1 или наоборот, но физического повреждения, которое можно бы было идентифицировать, нет. Английских терминов для обозначения сего феномена много, некоторые из них single event upset, soft error и transient fault. Наблюдается в аппаратах,
которые там, где протоны, нейтроны и прочие частицы, то есть высоко, а именно самолетах, спутниках и т.д., кроме того в медицинской аппаратуре. Когда ядерная бомба взрывается, наблюдается, понятно, тоже.
Здесь на Западе существует мнение, что коммерческая цифровая электроника с 65 нанометров и ниже будет подвержена похожим явлениям даже на земле. Делается вывод, что с этим надо бороться и брать пример с того, как это делают в авиации, спутниковой промышленности и т.д., с какими-то разумными корректурами. Вопрос, соответственно, а как это делают в этих отраслях в России? Попробую разбить вопрос на подвопросы и написать, насколько знаю, как это делают здесь. На полноту знаний не претендую! Буду рад получить ответы хотя бы на часть вопросов. Если кто-нибудь знает литературу по вопросу или российского ученого, занимающегося именно вот этим, тоже буду рад.
Вопросы:
1. Цифровая электроника для российской авионики - российского или зарубежного производства? В какой технологии производится? Используются ли коммерческие продукты или это специализированные микросхемы?
2. Считаются ли ошибки за счет повышенного уровня радиации проблемой вообще, существует ли статистика, сколько раз за полет они происходили, публикуется ли эта статистика?
3. Проходят ли цифровые компоненты какое-то тестирование на стенде с источником радиации? Если да, то какой источник? Есть ли какие-нибудь государственные или прочие стандарты?
4. Принимаются ли меры для повышения иммунности к упомянутым эффектам? Если да, то на каком уровне: иммунная технология производства, redundancy / fault tolerance в самих компонентах, использование нескольких одинаковых компонентов или еще что-то?
5. Производится ли в рамках built-in test BIT проверка цифровой электроники, как часто это происходит и что происходит, если в полете по итогам проверки оказывается, что электроника-таки работает с ошибкой?
Как это здесь:
1. Электроника из самых разных (западных) стран, насколько мне известно от 0.13 микронов. В некоторых европейских странах доктрина производства только на тех технологиях, которые в принципе существуют в Европе. Использование коммерческих продуктов в моде, называется COTS - Commercial Off The Shelf.
2. Проблема известна, ошибки считаются специальным бортовым оборудованием и протоколируются, не знаю, публикуются ли. Когда-то читал статистику по спутникам во время повышенной солнечной активности.
3. Продукты для сред с повышенной радиацией проходят тестирование на стенде, для всего остального часто проводится эксперимент для характеризации производственной линии. Про стандарты не знаю. Источники разные - от америциевой фольги, которая в любой фирме есть, до источника белого шума, идентичного космическим лучам, которых в каждой стране раз, два и обчелся (есть, например, в Лос Аламосе).
4. Специальные схемы для космоса и самолетов обычно делают на radiation-hardened технологии, в Европе это, в принципе, Actel, в Америке их много. Но 100% они не дают, плюс остаются вышеупомянутые компоненты COTS. Используется и spatial redundancy (например TMR), и time redundancy (например commit rollback) на разных уровнях. Часто в системе с компонентами COTS они продублировабы и стоит некий radiation hardened контроллер, который смотрит, где ошибки и пытается что-то с ними поделать.
5. Точно не знаю, но существует понятие graceful degradation, когда электроника отключает все, кроме жизненно важных функций.
Заранее спасибо за ответы, если есть какие-то вопросы по физике явления или борьбе с ним, рад буду помочь тоже.
С уважением, Илья