Ученые из Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (Россия) недавно создали компоненты для разработки отказоустойчивых асинхронных схем, которые можно использовать в космических аппаратах.
Микросхемы, традиционно применяемые в автомобилях и компьютерах, плохо сочетаются с космическими кораблями из-за низкой надежности при воздействии космических лучей. В космосе высокоэнергетические ионы приводят к ошибкам и сбоям в устройствах. Поэтому при разработке ASIC (прикладные интегральные схемы) для космических аппаратов ученым нужно создать специальные методы для повышения отказоустойчивости (надежности).
Главная проблема синхронных схем заключается в том, что их сложность и количество элементов на микросхеме постоянно растут. Разделы схем, расположенных на больших расстояниях, должны синхронизироваться в соответствии с тактовой частотой. То есть, если созданные генератором тактовых импульсов сигналы не соответствуют точным временным интервалам, схема перестает функционировать.
Это сложная техническая проблема, включающая ухудшение характеристик микрочипов. Поэтому перспективу видят в асинхронных схемах, где коммутация проходит параллельно и без задержки. Не все гладко с методологией проектирования таких схем, ведь нет стандартного пути их разработки. Но общую идею проектирования асинхронных схем предложили еще в 1970-х гг.
Исследователи внимательно изучили технические возможности синхронных схем, где параметры дизайна не превышают 10 нанометров. Асинхронные схемы с одинаковыми параметрами будут работать быстрее, чем синхронные аналоги. Поэтому российские ученые решили придумать новые элементы для более быстрых и надежных асинхронных микросхем. В новом исследовании рассказывают об отказоустойчивых С-элементах.
Речь идет о логических устройствах со встроенным элементом памяти. По сути, это блоки с двумя входами: когда они совпадают, сигнал продолжается, а когда нет – элементы сохраняют предыдущее значение в своей памяти. С помощью метода DICE удалось получить три новых С-элемента с улучшенными показателями отказоустойчивости. Ученые надеются вскоре применить разработку в сложных космических аппаратах.
