Ученые Пермского Политеха повышают надежность электроники

Одним из «классических» способов повышения надежности, отказоустойчивости является использование структурной избыточности — введение в цифровую систему резервных каналов, устройств, микросхем, элементов. Это многократно увеличивает стоимость, вес, габариты, потребляемую мощность, но оправдано для так называемых критических областей применения, например, в медицинской аппаратуре, аппаратуре атомной энергетики, в авионике, в космической и военной технике. Поэтому исследования, позволяющие хотя бы частично снизить эти затраты особенно актуальны. Ученые Пермского Политеха пытаются найти пути снижения потребляемой мощности резервированных структур, создавая и анализируя различные ее варианты.

Исследование опубликовано в журнале «Технологии и компоненты микро- и наноэлектроники» (2022 г.)

Пермские политехники продвинулись в исследованиях самого кардинального резервирования — резервирования на уровне транзисторов, позволяющего парировать отказы и сбои в логическом элементе, вызванные негативными внешними факторами (например, высокой или низкой температурой, давлением, радиацией и пр.). При этом используется так называемое расчетверение (учетверение): каждый транзистор заменяется особой последовательно-параллельной структурой из четырех транзисторов. В этом случае парируется сбой или отказ любого одного транзистора в каждой «четверке», вызванный, например, воздействием тяжелой заряженной частицы, пронзающей космический аппарат. Возможно также парирование отказов (сбоев) любых двух транзисторов в группе, но это требует уже девятикратной избыточности.

Ученые исследовали несколько вариантов размещения резервных транзисторных структур в микрочипах и с помощью компьютерного моделирования оценили характеристики их работы. Полученные данные используются для выявления наиболее предпочтительной структуры (так называемой топологии) логического элемента, снижающей энергопотребление или уменьшающей площадь соответствующего кристалла кремния.

«Создаваемый метод поиска оптимальной структуры логического элемента позволит отечественным конструкторам создавать надежные микросхемы с уменьшенным энергопотреблением», — объяснил аспирант, ассистент кафедры автоматики и телемеханики электротехнического факультета ПНИПУ Максим Никитин.

С уважением, ООО "Компания "База Электроники".

Вернуться на главную