Sejarah Singkat Mikroprosesor Ruang, Bagian Dua

Ini adalah bagian kedua dari artikel tentang sejarah mikroprosesor untuk aplikasi luar angkasa. Bagian pertama ada di sini . Di dalamnya, pada contoh-contoh sirkuit mikro Amerika dan Eropa, kami melihat sejarah pengembangan chip tahan radiasi dari prosesor kristal tunggal pertama hingga akhir dua ribu, ketika standar desain untuk pengembangan ruang hampir 100 nm.

Langkah besar berikutnya dalam memastikan resistensi radiasi dimulai dengan transisi ke sub-100 nm, di mana hampir setiap generasi teknologi berikutnya membawa pertanyaan baru: perubahan bahan, persyaratan topologi berubah, daya statis tumbuh (kebocoran tanpa radiasi, yang menjadi lebih buruk dengan dosis) , pentingnya efek tunggal, yang berubah menjadi banyak efek, terus tumbuh. Tugas-tugas ini memerlukan pengembangan pendekatan baru dan, yang mengejutkan, sebagian kembali ke yang lama, karena beberapa hal yang terbukti sangat baik pada standar 1-0,18 μm tidak bekerja pada standar yang lebih baik. Misalnya, dalam teknologi seperti itu, untuk meningkatkan hasil, dilarang membuat transistor cincin yang disukai oleh perancang chip tahan radiasi. Saya akan menceritakan tentang bagaimana para desainer mengatasi tantangan baru dengan contoh Rusia - dan pada saat yang sama saya akan membandingkan prestasi rekan-rekan kami dengan keberhasilan rekan-rekan asing dan menunjukkan apa yang diharapkan di masa mendatang.

Modernitas - contoh Rusia

Saya memilih Rusia untuk menggambarkan tahap saat ini, bukan karena perkembangan Rusia menonjol pada skala global, tetapi karena tidak masuk akal untuk menulis tentang sesuatu yang lebih tua. Ada banyak microcircuits keren di USSR, tetapi semua informasi tentang produk penggunaan ganda diklasifikasikan, dan sekarang Anda hanya dapat menemukan sepeda bentuk tanpa formulir penerimaan: "Setelah kecelakaan Chernobyl, Gorbachev secara pribadi datang ke pengembang robot untuk menangani puing-puing dan membawa mikroprosesor BM6 yang bercahaya" (pada kenyataannya, kata kunci “mempertahankan operabilitas dalam berbagai faktor mekanis, iklim, dan lainnya ” terkandung dalam deskripsi bukan “xxxxxBM6”, tetapi 1806BM2). Ada hal-hal kecil acak: dalam seri 1839, menurut wawancara yang tersedia dari pengembang dibuat untuk kebutuhan industri, ada chip N1839VZh2 - elemen pemungutan suara. Pada komputer konvensional, elemen mayoritas tidak diperlukan untuk apa pun, tetapi jika Anda sedikit google, Anda dapat mengetahui bahwa seri 1839 adalah komputer on-board satelit GLONASS-M. Sangat disayangkan bahwa jumlah data seperti itu tidak memungkinkan penulisan apa pun. Selain itu, pada saat munculnya mikroprosesor yang bercahaya, USSR telah dengan tegas memulai jalur menyalin perkembangan Barat, jadi inovasi khusus seharusnya masih tidak diharapkan.

Tahun sembilan puluhan dalam mikroelektronika ditandai oleh kelangsungan hidup dan tekanan jus terakhir dari warisan Soviet. Perputaran bersyarat terjadi pada tahun 2003, yang ternyata menjadi penting: di NIISI RAS, pabriknya sendiri dengan standar desain 500 nm diluncurkan, prosesor pertama dari keluarga Multicor masuk ke seri Angstrem, perusahaan Solusi Digital didirikan, di bekas sebelum itu, seorang distributor Milandre membuka pusat desain. Kemudian datang program target federal "Pengembangan basis komponen elektronik dan radio elektronik" untuk 2008-2015, yang tidak mencapai tujuan yang dinyatakan (45 nm pada 2015, penjualan 300 miliar rubel, dll., Dll.), Tetapi masih berhasil serius membantu mikroelektronika Rusia. Saat ini di Rusia ada sekitar 150-200 pusat desain yang terlibat dalam pengembangan sirkuit terintegrasi, mulai dari raksasa seperti Micron hingga tim yang terdiri dari lima hingga enam orang yang terlibat dalam hal-hal khusus. Sebagian besar tim ini entah bagaimana bekerja dengan pesanan pemerintah dan menciptakan produk-produk penggunaan ganda. Selain itu, dekade antara 2003 dan 2014 berlalu tidak hanya dalam pengembangan sirkuit mikro Rusia baru dan dalam upaya untuk menjembatani kesenjangan yang sudah sangat besar dengan produsen asing; tugas yang lebih sulit daripada membuat sirkuit mikro baru adalah tugas meyakinkan produsen sistem untuk memulai aplikasi mereka. Setelah melelahkan jaminan Soviet, sebagian besar teknisi sistem dengan padat pindah ke komponen impor yang lebih baik dibuat, didokumentasikan dengan lebih baik, lebih dapat diandalkan, lebih mudah diakses - secara umum, benar-benar tidak ada alasan untuk melakukan sebaliknya. Berikutnya - lingkaran setan kompatibilitas ke belakang dan penggunaan kembali simpanan yang ada, berkat perkembangan domestik yang semakin ketat masih terus berlebihan. Dalam keadilan, ada dan ada perusahaan di antara produsen peralatan radio on-board pada prinsipnya dan secara konsisten bekerja sama dengan pengembang komponen elektronik dalam negeri, tetapi secara umum, situasi di industri terlihat seperti ini:

Kutipan dari wawancara dengan Nikolay Testoedov, direktur pabrikan pesawat ruang angkasa terbesar Rusia, ISS, dinamai Reshetnev:

- Apakah satelit komunikasi militer Blagovest memiliki banyak komponen asing?
- Di sana, rasionya juga tidak terlalu bagus, karena sampai 2014, ketika tidak ada risiko atau batasan , kami membeli sejumlah besar komponen asing. Waktu pembuatan satelit untuk Kementerian Pertahanan lebih penting.

Tampaknya saya tidak mengerti sesuatu dalam definisi kata "risiko". Tetapi begitu di kendaraan militer Anda dapat menggunakan komponen impor, kita dapat mengasumsikan bahwa "bookmark" di sirkuit mikro tidak ada, atau jatuh saat startup karena kelebihan beban.

Perubahan tajam terjadi pada 2014, ketika, karena sanksi, microchip impor penggunaan ganda yang baik tiba-tiba menjadi tidak tersedia. Di sini, tampaknya, adalah saat yang tepat untuk berkumpul dan beralih ke perkembangan domestik, tetapi sebaliknya, mikroelektronika Rusia kembali jatuh ke rel yang licin dari penyalinan atau, seperti yang mereka katakan sekarang, substitusi impor. Namun, saya terlalu terbawa oleh lirik, jadi mari kita tambahkan bahkan sebelum melihat standar desain sub-100 nm, lihat secara singkat keadaan dalam mikroprosesor ruang angkasa Rusia dan mikrokontroler berdasarkan hasil sepuluh tahun pengembangan dan lima tahun substitusi impor.

Kebun binatang

Sementara di AS ada monopoli Kekuatan de facto, dan di Eropa - SPARC, di Rusia semua bunga mekar di semua arsitektur.

• ARM : tiga model mikrokontroler yang tahan radiasi berdasarkan inti Cortex-M0 dan Cortex-M4F diproduksi oleh Milander, satu lagi Cortex-M0 adalah aliansi Angstrem dan Digital Solutions, dan tiga lagi Cortex-M4F adalah NIIIS.
• MIPS : “MIPS-compatible” core RISCore32 mengendalikan empat prosesor multi-board yang tahan radiasi heterogen yang dikembangkan oleh Elvis SPC; Kernel KOMDIV "MIPS-like" sedang dalam pengembangan "Kemajuan" NIIISI, NIIIS dan NIIMA.
• SPARC : kontraktor utama untuk pengembangan LEON4 Rusia (1906MB016) - Voronezh NIIET. Menariknya, Pusat Moskow untuk Teknologi SPARC (ICST) tidak ada hubungannya dengan itu. Tampaknya, pengalaman Voronezh dalam merancang chip yang tahan radiasi ternyata lebih penting.
• AMCS-96 : secara umum, MCS-96 adalah arsitektur 16-bit, tetapi para genius Voronezh yang muram dari NIIET membuat ekstensi 32-bit untuknya dan memasang mikrokontroler yang bercahaya di atasnya.
• PowerPC (hampir di sana): ada chip dari "Modul" STC, yang tidak memiliki resistensi yang dinyatakan, tetapi yang dirancang untuk "peralatan terpasang". Rupanya untuk avionik.

Selain itu, ada beberapa mikrokontroler 8- dan 16-bit, beberapa pilihan DSP / VLIW (“analog” mereka sendiri dan orang lain), dan kemudian hampir semuanya: memori, BMC, FPGA, FPAA, ADC, DAC, microwave, perangkat diskrit. Ada beberapa microcircuits aplikasi ruang untuk hampir setiap selera - tetapi kenyataannya adalah bahwa kita tidak perlu beberapa, tetapi kompetitif, yang terdokumentasi dengan baik dan didukung dengan baik, dan dengan poin kedua dan ketiga, pabrikan Rusia secara tradisional memiliki segalanya (dan ada, yang sudah ada) buruk.


Gambar 11. Komentar lain tentang pertanyaan keragaman mikroprosesor dalam negeri: seperti inilah biasanya modul prosesor “pengganti-impor”. Kami mengibarkan bendera "kami memiliki prosesor dalam negeri", dan kemudian melanjutkan dalam mode normal. Foto yang sama, pada prinsipnya, dapat digunakan sebagai ilustrasi skala berapa banyak barang yang harus diimpor.



Gambar 12. Perbandingan terjadinya kebocoran arus pada transistor volumetrik dan SOI MOS. Kebocoran adalah penyebab utama kegagalan parametrik yang disebabkan oleh radiasi dosis penuh. Gambar tersebut dengan jelas menunjukkan bahwa SOI tidak menyelesaikan semua masalah dengan ketahanan radiasi, tetapi tidak adanya efek thyristor yang mendasar karena isolasi lengkap dari masing-masing transistor membuat hidup lebih mudah bagi pengembang, yang banyak dari mereka sangat menyukai SOI.

Karena benar-benar mustahil untuk menyebut semua orang di Rusia tanpa ketahanan radiasi (dan mereka tidak memberikan informasi tentang perkembangan di setiap sudut), saya akan berbicara singkat tentang tiga perusahaan yang berurusan dengan sirkuit mikro ruang bukan dari waktu ke waktu, tetapi secara sistemik dan Tentu saja, mereka terlibat dalam mikroprosesor dan mikrokontroler. Perusahaan-perusahaan ini adalah Elvis, Milander dan NIISI. Saya akan senang untuk menceritakan secara rinci tentang pengembangan NIIET, tetapi tentang metode perlindungan mereka terhadap radiasi, ternyata sulit untuk menemukan sesuatu yang lebih spesifik daripada kata-kata umum seperti “solusi struktural dan sirkuit khusus yang diterapkan dalam mikrokontroler yang memastikan operasi yang stabil pada tingkat dosis yang terakumulasi. tidak kurang dari 250 Crad dan kehilangan energi linier (TZZ) hingga 60 MeV ∙ cm2 / mg ”. Pengecualian adalah LEON mereka, tetapi semuanya sama seperti pada LEON-FT lainnya - pemicu tiga kali lipat dan pengkodean tahan-noise dalam memori.

JSC SPC "Elvis"

Perusahaan Elvis telah mengembangkan platform Multicor sejak awal tahun 2000-an, yang merupakan kombinasi dari kontrol RISC core dan DSP pada satu chip. Mereka memulai kerja sistemik dengan memastikan ketahanan radiasi pada waktu yang hampir bersamaan, bersama dengan Departemen Elektronik di MEPhI, pertama menggunakan teknologi asing; setelah kemunculan teknologi 180 nm milik Micron, Elvis menjadi salah satu pelanggan eksternal pertama dengan mengembangkan perpustakaan gerbang logika yang bersinar dan satu set blok IP untuk membuat sistem pada sebuah chip. Dalam uraian mayoritas sirkuit mikro dari platform Multibort (versi Multicore yang tahan radiasi), tulisan “sirkuit mikro dirancang dan diproduksi di wilayah Federasi Rusia.” Chipset ini dirancang untuk membangun jaringan data di papan sesuai dengan standar SpaceWire dan SpaceFibre dan termasuk prosesor, DSP, memori, PLL, memori, PLL dan beralih.

Sejak awal, Elvis telah secara aktif terlibat dalam pembuatan dan pengembangan standar Eropa untuk transfer data di pesawat ruang angkasa SpaceWire (Amerika menggunakan standar mereka sendiri - RapidIO), mengambil bagian dalam pertemuan kelompok kerja internasional dan menjadi pendorong utama untuk memperkenalkan standar SpaceFiber yang lebih cepat.


Gambar 13. Blok diagram prosesor 1892VM206. Frekuensi operasi inti RISC adalah 120 MHz, inti DSP 140 MHz, empat port SpaceWire masing-masing 300 Mbit / dtk, dua port SpaceFibre 1,25 Gbit / dtk kemudian ada berbagai rincian sepele.

Eksekusi di perpustakaan kami sendiri yang tahan sukacita di semua sirkuit dinyatakan sebagai cara utama untuk mencapai ketahanan radiasi. Rincian tentang beberapa teknik arsitektur dalam deskripsi di situs web resmi sangat sedikit, dan pencarian publikasi belum membuat gambar lebih jelas karena Elvis diterbitkan sedikit dan terutama pada topik lain. Untuk semua prosesor, pengkodean Hamming dari seluruh memori dinyatakan, dan di salah satu chip ada tiga reservasi dari file register dan pohon jam. Mengacu pada kelengkapan informasi ini dengan skeptisisme yang sehat, mari kita asumsikan bahwa pertahanan arsitektur di Multibort agak kurang berkembang daripada di LEON-FT.

JSC PKK "Milander"

Pabrikan lain yang banyak berurusan dengan sirkuit mikro tahan hujan adalah Milander. Sebagian besar chip yang tahan kegembiraan mereka entah bagaimana dirancang untuk sistem telemetri on-board - ini adalah chip pemrosesan sinyal dari sensor, switch analog dan digital, ADC, memori, dan, tentu saja, subjek yang menjadi perhatian kami adalah tiga mikrokontroler. Lebih tepatnya, bukan tiga, tetapi dua setengah, karena 1986BE8T dan 1986BE81T keduanya memiliki inti ARM Cortex-M4F di papan, perangkat periferal yang identik dan hanya berbeda dalam jenis memori program - ROM dalam kasus pertama dan SRAM dalam yang kedua. Misalkan varian SRAM sebenarnya diperlukan untuk men-debug varian ROM. 1923014 dilengkapi dengan inti ARM Cortex-M0 yang lebih sederhana dan merupakan bagian dari chipset untuk mengatur sistem sensor multi-saluran, dan chip ini bukan mikrokontroler dalam arti biasa, tetapi pengontrol khusus, dipertajam untuk aplikasi tertentu.

Dalam spesifikasi untuk 1986BE8T dan 1986BE81T (mereka memiliki yang umum), Anda dapat menemukan deskripsi "pengontrol untuk memproses peristiwa kegagalan, kegagalan dan kesalahan", termasuk, antara lain, fungsi untuk menangkal kegagalan tunggal, mirip dengan yang dijelaskan di atas menggunakan prosesor ERC32 juga. deskripsi terperinci tentang operasi pengkodean koreksi kesalahan (kode Hamming SECDED) dalam berbagai jenis memori. Saya tidak dapat menemukan informasi terbuka tentang, misalnya, reservasi triple pemicu atau pohon jam, jadi mari kita asumsikan bahwa dari sudut pandang toleransi kegagalan arsitektur 1986 19868 antara ERC32 dan LEON-FT.


Gambar 14. Potongan melintang SOI BCD dengan transistor LDMOS tegangan tinggi dalam kantong berinsulasi

Basis teknologi untuk sebagian besar chip Milander yang tahan radiasi adalah perpustakaan dan perangkat IP berpemilik dari teknologi proses SOI BCD 180 nm dari pabrik Jerman XFAB. Teknologi ini, tidak seperti SOI konvensional, memiliki lapisan instrumen silikon tebal (dari urutan mikron) dan dalam banyak kasus berperilaku seperti teknologi curah konvensional. Kehadiran oksida laten memungkinkan seseorang untuk mengatur isolasi elemen dielektrik satu sama lain dan dengan demikian menjamin tidak adanya efek thyristor, dan fakta bahwa itu pada kedalaman yang besar memungkinkan Anda tidak perlu khawatir tentang kebocoran pada antarmuka silikon dan dielektrik tersembunyi, yang mengurangi resistensi dosis teknologi SOI konvensional.


Gambar 15. Perbandingan dua elemen OR.

Gambar tersebut menunjukkan dua elemen logika identik (dua input OR) dari perpustakaan Milander yang dibuat menggunakan metode berbeda untuk meningkatkan resistensi radiasi. Di sebelah kiri, Anda dapat melihat transistor cincin-saluran n yang sepenuhnya menetralkan kebocoran transistor. Namun, ukuran radikal seperti itu sering berlebihan, karena transistor linear konvensional (kadang-kadang dengan sedikit perubahan) cukup untuk radiasi dosis sedang, dan karena penerapannya, resistensi yang cukup dapat dicapai dengan area yang lebih kecil dan konsumsi daya - yang jelas ditunjukkan pada gambar.

Fitur penting dari teknologi yang dipilih oleh Milander adalah keberadaan transistor dan elemen lain yang dirancang untuk operasi dengan tegangan tinggi hingga 200 V. Integrasi logika digital dan perangkat daya pada satu chip memungkinkan Anda untuk membuat konverter DC / DC yang sangat efisien, driver utama, mikrokontroler dengan integrasi driver dan banyak hal lainnya dalam permintaan. Saat ini, peluang ini tidak digunakan, tetapi ketika mereka mulai, Milander akan mendapatkan keunggulan kompetitif yang serius dibandingkan pengembang lain, karena tidak ada analog langsung dari teknologi ini di Rusia; atau 180 nm pada tegangan 3,3 V, atau tegangan tinggi pada standar desain 1-3 mikron. Karya-karya tentang topik LDMOS tegangan tinggi (dan bahkan kegembiraan mereka) telah diterbitkan oleh NIIIS selama beberapa tahun terakhir, tetapi sejauh ini hanya publikasi ilmiah, dan tidak ada pembicaraan tentang produksi massal. Kembali di musim semi, ada berita bahwa standar desain 500 nm "untuk sirkuit mikro sumber daya sekunder" dikuasai di Bryansk "Silicon-L", tetapi tidak ada rincian yang diberikan.


Gambar 16. Peta jalan untuk pengembangan pengembangan Milander yang tahan radiasi menggunakan teknologi BCD SOI 180 nm. Dan ya, Anda benar melihat kata "FPGA" di sudut kanan bawah, mereka sudah memilikinya dan berfungsi.

Pusat Penelitian Ilmiah Institusi Negara Federal untuk Penelitian Sistem di Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia

NIISI secara sistematis mengeksplorasi komputasi, termasuk mikroprosesor yang bersinar untuk aplikasi luar angkasa. Penelitian sistematis, sebagaimana layaknya sebuah lembaga akademis, menyiratkan KPI dalam jumlah publikasi, oleh karena itu, memantau kemajuan lembaga itu jauh lebih mudah daripada perusahaan komersial. Kami tertarik pada bagian "ruang" dari garis "COMDIV" (ada juga bagian "kinerja tinggi").

Arsitektur KOMDIV adalah revisi kreatif MIPS32, dilisensikan oleh NIIIS di awal tahun sembilan puluhan. Awalnya, institut bekerja dengan pabrik-pabrik asing, dan setelah penampilan produksinya sendiri, ia mulai bekerja di dua bidang, memindahkan sebagian besar rumah jalur yang tahan sukacita. Pabrik NIIIS terletak di Moskow, di Institut Kurchatov; Diluncurkan pada tahun 2003 dan merupakan pilot produksi skala kecil yang terletak di cluster tertutup di daerah yang sangat sederhana. Bahkan, upaya akademisi Betelin, Valiev, dan Velikhov mewujudkan konsep Minimal Fab yang modis saat ini, yang hanya bekerja secara normal lima belas tahun lebih awal daripada Jepang (dan yang pertama ditemukan di Minsk oleh V.A. Labunov pada 1983). Awalnya, pabrik bekerja dengan standar desain 500 nm, kemudian standar 350 dan 250 nm dikuasai,serta silikon pada teknologi isolator, yang menjadi dasar garis tahan radiasi NIIIS.

Dua keuntungan utama dari prosesor 1890VM1T (teknologi volumetrik 500 nm, 50 MHz) - ini berfungsi dan ini domestik. Tetapi sirkuit mikro Rusia sangat parah sehingga untuk orbit rendah (yaitu untuk komputer on-board Soyuz-TMA dan pesawat ruang angkasa "digital" baru) ini sudah cukup, meskipun sama sekali tidak ada perlindungan khusus terhadap radiasi. Untuk operasi normal, 1890BM1T membutuhkan chip pendamping yang bertanggung jawab untuk bekerja dengan antarmuka eksternal (mirip dengan cara ERC32 dibuat pada tiga chip). Untuk kondisi yang lebih serius, analog dikembangkan (seri 5890, 1900 dan 1907) menggunakan teknologi SOI untuk menghilangkan efek thyristor. Pada saat yang sama, pada chip seri 1907, pengontrol antarmuka sudah pada chip yang sama dengan prosesor itu sendiri.

Seperti yang saya katakan di atas, salah satu keuntungan mempelajari produk NIISI adalah banyaknya publikasi. Sebagai contoh, mari kita ambil dua artikel yang diterbitkan dalam Transaksi IEEE tentang Ilmu Nuklir pada tahun 2011 dan 2013. Yang pertama adalah MS Gorbunov et.al., "Analisis SOI CMOS Microprocessor's SEE Sensitivity: Korelasi Hasil yang Diperoleh dengan Metode Uji Yang Berbeda." Ini menjelaskan prosesor SOI 500 nm dengan frekuensi clock 33 MHz. Dari langkah-langkah arsitektur yang dinyatakan untuk meningkatkan toleransi kesalahan, hanya paritas cache, di mana kesalahan menyebabkan gangguan yang sama seperti cache ketinggalan. Selain itu, topologi khusus transistor diterapkan, yang menekan efek bipolar parasit dan dengan demikian meningkatkan ambang batas untuk kesalahan fungsi (dan pada saat yang sama, untuk alasan yang tidak terkait, meningkatkan resistensi terhadap dosis radiasi penuh). Relatif mudahtetapi jika tujuan utamanya adalah toleransi kesalahan, maka inilah yang Anda butuhkan. Dan kemudian, ketika masalah kegagalan diselesaikan, Anda dapat mulai berpikir tentang toleransi kegagalan.

Artikel kedua adalah PN Osipenko et.al., "Mikroprosesor SOI Toleransi untuk Aplikasi Antariksa". Di sini kita melihat sudah 350 nm bukannya 500, dan 50-66 MHz bukannya 33 (kinerja 8,9 MFLOPS pada 50 MHz). Ini masih belum 150 MHz, seperti RAD750 Amerika yang terbang pada waktu yang sama ke ruang angkasa, tetapi kemajuan jelas. Yang lebih menarik adalah struktur internal terperinci dari chip tersebut. Seluruh inti adalah tiga kali lipat - bukan pemicu, seperti pada LEON-FT, tetapi semua logika kombinasional. Ini, tentu saja, meningkatkan area dan konsumsi sebanyak tiga kali (1,8 W pada 66 MHz), tetapi membantu dari kegagalan tidak hanya dalam elemen penyimpanan, tetapi juga dalam kombinasi. Mereka jauh lebih kecil daripada di memori, karena mereka harus bertepatan waktu dengan bagian depan sinyal jam untuk mempengaruhi sesuatu (dan ada juga efek penutup ketika kegagalan tidak melewati logika, tetapi ini khusus),tetapi jika Anda sudah mulai melakukan semuanya dengan benar, maka Anda harus menyingkirkannya.


Gambar 17. Blok diagram dari prosesor K32TMR.

Kernel dibagi menjadi beberapa komponen berukuran sedang, pada antarmuka yang pemungutan suara dilakukan (yang hasilnya dicatat). Jika perlu, "blok keandalan" menyebabkan gangguan, mengoreksi kesalahan yang memerlukan intervensi eksternal (misalnya, memuat ulang operan ke ALU). Blok ini sendiri dibuat pada transistor yang lebih besar untuk meningkatkan kekebalan kebisingan mereka (termasuk gangguan yang disebabkan oleh partikel tunggal). Karena benar-benar tidak perlu untuk memicu pemicu dalam logika yang sudah tiga kali lipat, harganya satu per satu, tetapi mengandung redundansi internal yang mirip dengan sel memori DICE. Ini diambil sebagai dasar untuk semua file register dan cache prosesor. Regfile juga dilindungi oleh byte dengan kode Hamming, cache dilindungi oleh paritas. Selain itu, bit cache yang berdekatan secara fisik terpisah,untuk meminimalkan kemungkinan dua kesalahan dalam satu byte, dan cache yang tidak digunakan terus dibaca di latar belakang untuk mencegah akumulasi kesalahan.

Seperti yang Anda lihat, prosesor ini berisi semua yang terbaik sekaligus - di semua tingkatan, dari elemen perpustakaan hingga arsitektur. Pendekatan ini memungkinkan Anda untuk mencapai hasil yang benar-benar luar biasa - penampang saturasi kegagalan adalah urutan besarnya lebih rendah dari pendahulunya. Urutan besarnya lebih rendah, tetapi karena kompleksitas chip yang sangat besar. Tanpa sadar Anda mengajukan pertanyaan kepada diri sendiri - apakah benar-benar perlu melakukan semuanya dengan sangat keras? Untuk banyak misi, terutama yang tidak terkait dengan kehidupan manusia atau perhitungan kecepatan-kritis (seperti mendarat di bulan), Anda dapat dan harus menggunakan solusi yang lebih sederhana yang memungkinkan Anda untuk membuat chip lebih cepat dan lebih hemat energi sebagai imbalannya. Untuk chip 1907BM01A4 yang tidak terlatih pada standar desain 0,25 μm dan konsumsi 5 W, CPU 89 MIPS (pada 100 MHz) dan FPU 20 MFLOPS dinyatakan, untuk 1907BM044 yang sedang tren, masing-masing pada 66 MHz dan 9 W, 49 MIPS dan 14 MFLOPS.Akibatnya, dilihat dari besardiagram dan deskripsi dari situs resmi, NIISI terus mengembangkan kernel troyed dan yang konvensional.


Gambar 18. Bagan tentang pengembangan sirkuit mikro dari situs web resmi NIIIS (tambang). Dalam oval merah - keripik dengan inti tiga. Segala sesuatu yang telah dilakukan sesuai dengan teknologi SOI tahan radiasi.

Dapat dilihat dari diagram bahwa NIISI pertama meningkatkan teknologi, dan kemudian pada standar terbaik yang tersedia, menurut SOI, mereka berbalik sebagaimana mestinya. Bagian paling menarik dari tabel ini adalah sudut kiri atas, yang menjanjikan pengembangan mikroprosesor bercahaya tiga kali lipat berdasarkan teknologi 65 nm. Tentu saja, tidak ada informasi spesifik tentang prosesor ini di Internet, tetapi publikasi datang membantu kami lagi yang memungkinkan kami untuk melihat studi tentang resistensi radiasi 65 nm - dan artikel pertama tentang subjek ini berasal dari tahun 2012.

Dan sekarang akhirnya sub-100

Gambar 19. Berbagai kegagalan memori menggunakan kristal uji 65 nm sebagai contoh.

( ) , 65 . – , – . ! , – . , , , ( 2-2.5 ) – . , , . , , – , . – , . – , ( , ). – , . , ( ) – . , 65 DICE , . , .


Gambar 20. Perbandingan topologi sel memori 6T konvensional (kanan atas) dan versi tahan hujan dari perpustakaan DARE65 (IMEC, Belgia). Biru terang - gerbang, silikon aktif coklat.

Dengan pemicu tiga kali lipat, itu juga menyenangkan - sehingga dua elemen penyimpanan tidak menyimpang dari partikel yang sama, mereka harus dipisahkan oleh 2-2,5 mikron yang sama. Pada 180 atau 350 nm, ini tidak sulit, tetapi menurut standar 65 nm, area pemicu tiga kali lipat ternyata dua belas kali lebih besar daripada yang biasa (dan sebagian besar area ini kosong). Akibatnya, dari sudut pandang konsumsi, dan area, dan kesederhanaan desain dalam CAD, skema melalui-ulir, dieksekusi pada elemen standar sepenuhnya yang berjarak cukup jauh, lebih menguntungkan daripada penggunaan pemicu rangkap tiga siap pakai dan elemen dasar lainnya dengan redundansi internal.


Gambar 21. Redundansi modular tiga dan redundansi modular ganda dengan pemungutan suara sendiri. Dari artikel J.Teufel, “Sirkuit Pemilihan-Dual-Modular-Redundansi untuk
Single-Event-Transient Mitigation ”, Transaksi IEEE tentang Ilmu Nuklir, 2008 (Sandia Labs masih bersama kami, atau lebih tepatnya, masih bersama mereka)

Diagram pada gambar tanggal kembali ke 2008 dan menunjukkan bahwa teman-teman kami yang bersumpah juga menggunakan banyak hal menarik yang berbeda dalam produk-produk publik yang lebih sedikit daripada RAD750 (dan bidang utama kegiatan Sandia Labs adalah program nuklir militer Amerika). Secara khusus, dalam artikel yang disebutkan di atas dan dalam sejumlah publikasi terbaru lainnya, pertanyaan tentang bagaimana menggunakan redundansi modular tiga dan dua bersama-sama di berbagai bagian chip dibahas secara rinci. Omong-omong, jika elemen pemungutan suara memiliki penundaan yang cukup besar, maka dalam skema redundansi ganda, elemen filter tunggal akan disaring, dan hasilnya akan sama stabilnya dengan redundansi tiga kali lipat.

Sekarang mari kita lihat seperti apa elemen pustaka pada teknologi 65 nm. Saya kutip lagi karya dari NIISI - Yu.B. Rogatkin et al., "Pengembangan perpustakaan elemen tahan radiasi menggunakan teknologi CMOS 65 nm", Prosiding NIISI RAS, 2018. Karena kepedulian terhadap toleransi kesalahan hampir sepenuhnya ditransfer ke tingkat pengembangan lainnya - arsitektur dan sintesis otomatis topologi, dengan mempertimbangkan pembatasan pada lokasi elemen - tugas utama pengembang perpustakaan elemen lagi menjadi perlindungan dari dosis total yang diserap dan efek thyristor.


Gambar 22. Sel-sel logika dibuat menggunakan teknologi 65 nm.

Elemen paling kiri dalam gambar adalah inverter perpustakaan biasa.

Elemen kedua adalah versi radianya, dilengkapi dengan cincin pengaman yang mencegah efek thyristor. Penting bahwa cincin memiliki kontak dengan logam di satu sisi saja, dan kita harus mengingat ketahanan lapisan silikon, yang dapat cukup besar untuk memengaruhi efektivitas solusi ini.

Yang ketiga adalah inverter yang sama, di mana sisi-sisi cincin pengaman terputus untuk menghemat ruang.

Yang keempat adalah sama, tetapi dengan kontak ke bagian luar cincin penjaga, untuk mengendalikan perlawanan mereka dengan baik dan tidak peduli tentang bagaimana mereka dirakit menjadi blok.
Kelima - blok dua inverter dan elemen 2INE dengan bagian penutup cincin penjaga ditampilkan.

Sedangkan untuk dosis radiasi penuh, di sini pada standar di bawah 100 nm semuanya lebih sederhana dan lebih mudah dipahami daripada dengan teknologi yang lebih tua. Arus kebocoran di dalamnya sudah tanpa radiasi apa pun, semuanya diletakkan pada mereka, dan dengan demikian, tetap hanya untuk memperkenalkan koreksi tambahan untuk fakta bahwa mereka akan tumbuh lebih jauh. Teknologi khas tingkat ini biasanya menawarkan tiga opsi untuk transistor - dengan tegangan ambang rendah (cepat, tetapi dengan kebocoran besar), dengan tegangan ambang menengah dan dengan tegangan ambang tinggi (lambat, tetapi dengan kebocoran kecil), dan pengguna dapat menggabungkannya jika perlu. Perpustakaan standar biasanya juga dibuat dalam tiga versi, dan ketika merancang yang tahan radiasi, kompromi harus dilakukan antara kecepatan dan kebocoran, mengingat fakta bahwa transistor terhubung secara seri atau paralel.


Gambar 23. Skema elemen logika 2I-NOT dan 2OR-NOT.

Dalam elemen 2, ATAU TIDAK, transistor n-channel dihubungkan secara paralel, yang menggandakan kebocoran, yang berarti masuk akal untuk menggunakan transistor dengan tegangan ambang batas yang lebih tinggi di tempat ini. Dan dalam 2I-NOT mereka terhubung secara seri, dan di sana Anda dapat meninggalkan ambang transistor yang biasa. Dan alasan seperti itu (lebih disukai didukung oleh data pengukuran) perlu diterapkan pada semua ratusan elemen di perpustakaan, dan kemudian berpikir tentang apa yang harus dilakukan dengan elemen penyimpanan sehingga mereka kurang bingung, dan bocor melalui kunci analog yang biasa digunakan dalam pemicu modern, mereka tidak merusak segalanya, dan seterusnya dan seterusnya.

Sampai hari ini, NIIIS memiliki platform penuh untuk pengembangan pada standar desain 65 nm, termasuk perpustakaan, blok IP, kompiler memori, antarmuka berkecepatan tinggi, dll. Penting juga bahwa platform ini dilisensikan ke perusahaan Rusia lainnya, yang membantu mempercepat mengatasi kesenjangan dengan Amerika, dan secara praktis mengejar ketinggalan dengan Eropa. Jika pabrik itu bukan TSMC, tetapi miliknya sendiri, seperti di Amerika dan Eropa ... Tapi ini adalah kisah lain yang terbentang di depan mata kita. Setelah 2014, teknologi proses Mikron Mikron membeku dalam status "lulus kualifikasi dan menguasai produksi" setelah 2014, dan belum ada berita tentang hal itu selama beberapa waktu; tetapi dalam beberapa bulan terakhir telah ada cukup berita tentang rencana jangka panjang untuk menciptakan produksi di Rusia dengan standar 28 nm. Kapan rencana ini akan dilaksanakan dan apakah itu akan menjadi pertanyaan besar.

Merangkum bagian ini, kami mencatat bagaimana, dengan penurunan standar desain, tugas yang dihadapi pengembang telah berubah lagi. Teknologi submikron yang dalam tahan terhadap radiasi dosis penuh, cukup untuk sebagian besar aplikasi, dan memungkinkan Anda mengatur perlindungan terhadap efek thyristor dan kegagalan tunggal / multipel pada tahap pengembangan chip, tanpa memodifikasi teknologi proses asli. Ini membantu mengurangi biaya produksi dan mempercepat pengembangan teknologi baru. Hambatan utama menuju kemajuan adalah ekonomi: pengembangan dan studi komprehensif baik chip uji dan "tempur" menjadi lebih mahal dengan setiap generasi teknologi baru, dan sirkulasi chip ruang yang sangat sedikit tidak memungkinkan kita untuk mengkompensasi biaya ini dengan benar. Oleh karena itu, pengembang berupaya memaksimalkan kemampuan masing-masing teknologi yang digunakan dan menggunakannya selama mungkin, bergerak hanya ketika itu benar-benar diperlukan dan menciptakan platform pengembangan dan memungkinkan Anda untuk membuat berbagai rangkaian mikro. Pengembang Rusia saat ini sedikit di belakang rekan-rekan Barat, dan alasan untuk keterlambatan ini bukan ilmiah atau rekayasa, tetapi organisasi dan ekonomi.

Paksa analisis singkat dari orang lain

Jepang

Badan antariksa Jepang JAXA cukup terlibat dalam aktivitas internasional, dan sebagian besar penelitian ruang angkasa mereka dilakukan oleh Jepang sendiri. Misi-misi tersebut mengesankan dengan ambisius dan kisah-kisah menakjubkan tentang keberhasilan mengatasi kesulitan yang muncul di orbit. Jika Matt Damon dapat memainkan wahana antariksa, maka kita sudah akan melihat film tentang Hayabusa di box office (orang Jepang, sudah, sudah menembak mereka sudah tiga bagian), dan tentang Akatsuki. Mikroprosesor untuk ruang, seperti yang lainnya, orang Jepang memiliki sendiri, pada arsitektur mereka sendiri, dan bahkan standar desain produksi mereka tidak sama dengan di seluruh dunia (misalnya 300 dan 200 nm). Saya akan sangat senang untuk menulis tentang ini secara terperinci, tetapi hanya ada sedikit informasi, dan hampir tidak ada informasi dalam bahasa non-Jepang, jadi saya harus membatasi diri saya pada tinjauan singkat.


Gambar 24. Sumber informasi khas tentang prosesor tahan radiasi Jepang.

Pemasok instrumen JAXA utama adalah Hitachi, NEC dan MHI (Mitsubishi Heavy Industries). Pada tahun delapan puluhan, industri Jepang bersemangat tentang proyek TRON, yang menawarkan desain infrastruktur jaringan end-to-end. Jepang masih menggunakan sistem operasi real-time TRON di industri dan di ruang angkasa sampai sekarang, tetapi arsitektur mikroprosesor TRON cukup cepat ditinggalkan (meskipun chip tahan radiasi dibuat di atasnya dan, kemungkinan besar, mereka terbang) mendukung MIPS64 (dalam kasus NEC) dan lainnya Arsitektur SuperH 32-bit Jepang (H adalah Hitachi; versi SH2-nya dapat ditemukan di mobil Jepang, dan SH4 di Sega Dreamcast dan produk otomotif Hitachi dan Renesas).


Gambar 25. Mikroprosesor ruang Jepang. HR5000 - MIPS64, SOI-SOC - SH4.


Gambar 26. Ilustrasi aplikasi SOI-SOC2.

"SOI" dalam SOI-SOC, tentu saja, berarti "silikon pada isolator". Tingkat teknologi SOI-SOC3 adalah 200 nm, generasi berikutnya dalam pengembangan akan memiliki lebih sedikit. Juga kutipan kecil tapi penting dari JAXA: “Ada masalah besar kesalahan lunak dalam prosesor konsumen / industri karena neutron atmosfer di permukaan tanah. SOI-SOC MPU akan dikirimkan sebagai suku cadang dengan keandalan tinggi kepada pengguna prosesor tersebut. " Masalah neutron atmosfer terutama terkait dengan penerbangan, tapi itu cerita lain. Itu semua dengan Jepang, pergi ke tetangga mereka.

Cina

Program luar angkasa Tiongkok adalah yang paling cepat berkembang dan salah satu yang paling tertutup, informasi tentang prosesor Jepang dibandingkan dengan Cina hanya laut. Sulit untuk mengatakan sesuatu yang konkret, kecuali bahwa orang-orang Cina mulai dengan menyalin semua lapis demi lapis secara berurutan, dan pada 2014 mereka memiliki banyak posisi untuk Rusia yang dikenai sanksi. Namun baru-baru ini, banyak uang telah diinvestasikan dalam astronotika Cina dan mikroelektronika Cina, dan perangkat terbaru terbang menggunakan prosesor yang kompatibel dengan MIPS yang dikembangkan oleh Akademi Ilmu Pengetahuan Cina (tidak menyerupai apa pun?) Loongson. Loongson Civilians membangun PC, tablet, dan bahkan superkomputer; proses ini dipercepat secara signifikan setelah pecahnya perang dagang antara Amerika Serikat dan Cina.

Israel

Badan Antariksa Israel didirikan pada tahun 1981, satelit pertama miliknya diluncurkan dari Israel pada tahun 1988. Sekarang Israel mengembangkan dan meluncurkan (secara independen dan dari ruang angkasa asing) beberapa keluarga kendaraan sains dan militer sipil. Saya tidak dapat menemukan informasi tentang isian mereka, tetapi saya berani menyarankan bahwa setidaknya kendaraan pengintai pertama yang dikembangkan oleh salah satu kontraktor penerbangan utama Israel terbang menggunakan chip arsitektur 1750A. Dalam teknik sipil modern, perusahaan-perusahaan Israel banyak berkolaborasi dengan rekan-rekan mereka di Eropa, jadi masuk akal untuk mengasumsikan penggunaan LEONs. Konfirmasi ini adalah bahwa satelit pribadi Bereshit terbang tahun lalu di GR712, versi LEON dikembangkan dan diproduksi di Israel.

India

Di India tidak ada produksi sirkuit mikro, hanya pabrik eksperimental dari akademi sains lokal (bukankah itu mengingatkan apa pun?) Dengan standar 180 nm. Orang India melakukan penelitian tentang kegembiraan, tetapi tidak ada yang penting terdengar dari mereka. Menurut informasi terpisah dari berbagai sumber, mereka menggunakan / menggunakan opsi prosesor ERC32 dan LEON untuk satelit mereka, dan misi Mars yang luar biasa "Mangalyan" sepenuhnya dikendalikan oleh prosesor arsitektur Mil-Std-1750A (sekali lagi Eropa).

Brazil

Mikroelektronika Brasil hampir seperti program luar angkasa Brasil: Anda tidak tahu apa-apa tentang itu, tetapi ada. Secara khusus, orang Brasil adalah spesialis kuat dalam memperbaiki kegagalan tunggal pada perangkat keras biasa menggunakan metode perangkat lunak (misalnya, menjalankan bagian dari perintah beberapa kali dan memeriksa hasilnya) dan toleransi kegagalan FPGA. Kelompok universitas khusus berpartisipasi aktif dalam konferensi ilmiah internasional dan membuat proyek bersama dengan rekan-rekan Eropa dan Amerika.

Sepertinya hanya itu saja. Negara-negara lain tidak secara mandiri mengembangkan mikroprosesor ruang angkasa atau sistem berdasarkan pada mereka, membeli komponen kunci, blok atau satelit yang berkumpul di samping, seperti Pakistan, yang sedang mengembangkan industri satelitnya sendiri dalam kerja sama erat dengan Cina. Ya, jelas bahwa pengisian perangkat Iran dan Korea Utara hanya diketahui oleh pembuatnya dan, jika beruntung, beberapa layanan intelijen. Kami bukan intelijen, jadi mari kita beralih ke bagian selanjutnya.

Masa depan dekat - contoh dari semua bersama

Tingkat teknologi mikroprosesor ruang terbaru adalah 45 nm untuk Amerika Serikat (RAD5500), 65 nm untuk Eropa (GR740) dan 65 nm untuk Rusia (mereka berjanji akan merilis sesuatu tahun ini). Pada saat yang sama, dalam dua kasus pertama, kita dapat mengamati perubahan generasi - di AS, generasi berikutnya dari prosesor ruang angkasa (HPSC) tidak akan dibuat oleh perusahaan monopoli Sistem BAE saat ini pada arsitektur PowerPC, tetapi oleh Boeing pada ARM (menurut standar desain 32 nm pada teknologi SOI), tetapi di Eropa Sejalan dengan rilis SPARC LEON berikutnya, prosesor multi-core DAHLIA dengan arsitektur ARM pada standar desain 28 nm (juga SOI) sedang dikembangkan. Secara paralel, Badan Antariksa Eropa, dalam keinginan biasanya untuk tidak bergantung pada lisensi orang lain, mulai mengembangkan arsitektur RISC-V yang baru, yang dengan cepat mendapatkan momentum di sektor komersial dan tumbuh menjadi ekosistem perangkat lunak. Prototip pertama dari chip RISC-V yang dimodifikasi TMR sudah didemonstrasikan pada tahun 2018 oleh kolaborasi Antmicro dan Thales. Terlepas dari popularitas LEON (seperti yang mereka katakan, dalam lingkaran sempit), menuju SPARC sudah ada banyak pertanyaan tentang dukungan perangkat lunak, dan pesaing terburu-buru untuk mengambil keuntungan dari ini. Pesaing terutama terburu-buru dengan ARM, karena hampir akses gratis ke sejumlah besar perangkat lunak aplikasi industri dan komersial adalah kartu truf yang sangat penting dalam percakapan dengan pengembang pesawat ruang angkasa, pentingnya yang berkembang pesat dibandingkan dengan keinginan untuk memiliki kompatibilitas mundur dengan proyek-proyek lama.

Selain mikroprosesor dan DSP, di mana kecepatan merupakan prioritas yang jelas, ada permintaan untuk mikrokontroler. Ada chip seperti itu pada sebagian besar arsitektur bersuara - Eropa GR716 (SPARC / LEON), American RAD EMC (PowerPC), ARM dari produsen yang berbeda (Vorago, Microchip, Milander, Angstrom), versi tahan hujan dari MSP430 dari Texas Instruments, MCS- 96 dan MCS-51 dari NIIET dan seterusnya dan seterusnya. Mikrokontroler biasanya melindungi lebih dari sekadar rekan "besar" mereka, dengan penekanan pada tidak adanya kegagalan (efek thyristor) dan dengan koreksi minimal dari inti yang dibeli (atau tanpa koreksi dan sintesis menggunakan pemicu rangkap tiga dan perpustakaan elemen khusus). Kembali ke prosesor, mari kita lihat di mana platform pengembangan sub-100 nm ada atau diumumkan sekarang.


Gambar 27. Platform pengembangan Sub-100 nm untuk sirkuit terpadu yang tahan radiasi.

65 nm untuk pengembang Eropa dan Rusia sudah "hari ini", dan Amerika umumnya melompat dari 150 segera menjadi 45 nm. Kemungkinan besar, dalam sepuluh tahun ke depan teknologi ini akan menjadi yang utama, dan standar yang lebih halus yang telah ditunjukkan dalam diagram ini akan bergerak dari tahap awal ke tahap akhir pengembangan. Namun, apa yang ditunjukkan pada gambar hanyalah kolaborasi publik yang besar, pada kenyataannya, tidak ada (kecuali waktu dan uang) yang tidak mengganggu pengembangan chip tahan radiasi pada proses teknis lainnya tanpa terlalu banyak kebisingan. Misalnya, GlobalFoundries menawarkan untuk membuat chip aerospace seluruh jajaran teknologi untuk berbagai selera dan anggaran. Di fasilitas mereka inilah RAD5545 terbaru diproduksi, dan HPSC juga akan diproduksi pada mereka; ini tidak mengherankan, karena pabrik-pabrik GloFo telah mendapatkan sertifikasi Foundry Tepercaya sejak mereka menjadi milik IBM. Dan tidak mungkin bahwa semua proses yang dinyatakan tanpa pelanggan Amerika.


Gambar 28. Penawaran GlobalFoundries untuk industri Aerospace.

Di GlobalFoundries, meskipun bukan Amerika, tetapi Jerman (di Dresden) mereka berencana untuk memproduksi chip IMEC tahan radiasi di masa depan (yang berarti seluruh Eropa dikurangi STM) dan Milander.


Gambar 29. Peta jalan Milandra untuk pengembangan chip yang tahan radiasi berdasarkan teknologi 22 nm. Seperti yang Anda lihat, ada banyak rencana, termasuk FPGA besar dan ADC cepat untuk Software Defined Radio (SDR). Chip uji pertama telah diproduksi, jadi kami menantikan kabar baik.

Apa itu FDSOI? FD Fully Depleted, fully depleted; lapisan silikon aktif tipis antara oksida gerbang dan oksida laten benar-benar habis, dan seluruh saluran transistor menempatinya. Ini memungkinkan Anda untuk sepenuhnya menghilangkan kapasitansi liar dari drain dan sumber, serta untuk menghapus jarak rambat di sepanjang kedalaman silikon, yang khas untuk teknologi curah serupa, dan mengurangi konsumsi daya statis. Selain itu, alih-alih menggunakan beberapa jenis transistor, seperti dalam teknologi volumetrik, FDSOI dapat secara lokal memasok tegangan negatif atau positif ke oksida tersembunyi, sehingga mengubah ambang transistor (dan dengan itu kecepatan dan konsumsi daya) - tergantung pada apakah chip berada dalam aktif atau dalam mode tidur. Bersama-sama, ini membuat FDSOI sangat menarik, misalnya, untuk Internet hal. Atau untuk sirkuit ruang berdaya rendah, manfaat teknologi SOI secara otomatis meringankan sakit kepala dengan kegagalan besar akibat efek thyristor.


Gambar 30. Pandangan lintas bagian dari surround dan transistor FDSOI.

Kerugian utama FDSOI dalam hal ketahanan radiasi adalah jalur kebocoran tambahan di sepanjang batas saluran dan oksida laten. Muatan yang terakumulasi dalam oksida tersembunyi memainkan peran tegangan positif yang diterapkan pada oksida tersembunyi, dan alih-alih mengendalikan perilaku transistor melalui gerbang bawah, efek radiasi harus dikompensasi. Dan untuk melakukan ini, tegangan negatif yang besar harus diterapkan - yang akan meningkatkan proses akumulasi muatan dalam oksida laten dan memperburuk resistensi dosis. Secara umum, lingkaran setan diperoleh, jalan keluar yang bisa berubah menjadi non-sepele. Benar, ada banyak orang yang ingin mencarinya, sehingga Anda dapat membeli popcorn. Popcorn pertama akan segera berguna - proyek Eropa DAHLIA hampir selesai.


Gambar 31. Blok diagram DAHLIA. FDSOI 28 nm, empat inti ARM-Cortex R52 (janji 4000 DMIPS pada 600 MHz), dipertajam untuk aplikasi waktu nyata dengan pemisahan daya canggih, memori di papan, antarmuka paling populer, dan bahkan FPGA terintegrasi seharga 500 ribu LUT, sehingga satu chip akurat mencakup kebutuhan semua pengguna selama bertahun-tahun yang akan datang.

Teknologi volumetrik, sementara itu, tidak akan menyerah.Ini dapat menawarkan pengembang tidak adanya jalur kebocoran "ekstra" dan, dalam jangka panjang, standar desain yang lebih rendah. Selain itu, dalam transistor FinFET, gerbang mulai menutupi saluran lebih dan lebih padat, dan oksida isolasi bergerak menjauh dari medan listrik yang kuat, yang juga harus secara positif mempengaruhi ketahanan terhadap dosis radiasi penuh. IMEC sudah mulai mengembangkan perpustakaan 16nm yang tahan radiasi, dan industri komersial terus merangkul teknologi baru.


Gambar 32. Transistor MOS generasi berbeda.

Dalam jangka panjang, GAA Samsung (Gate All Around) Samsung berjanji akan tahan terhadap radiasi dosis penuh, benar-benar membebaskan pengembang dari masalah dengannya - mereka tidak memiliki jalan samping dari sumber ke saluran, melewati saluran utama dan rana utama, dan isolator gerbang begitu halus sehingga pergeseran tegangan ambang akan diabaikan bahkan pada dosis yang sangat besar. Tapi, tentu saja, pasti akan ada beberapa kesulitan baru - tidak hanya dengan kegagalan tunggal, tetapi juga, misalnya, dengan efek bias yang sudah berjalan lancar dengan perancang transistor HEMT berdasarkan Gallium nitride. Dalam perangkat yang terbuat dari semikonduktor kompleks, efek kuantum dan skala nano bukanlah hal baru, dan pengembang silikon akan segera membutuhkan pengetahuan tentangnya,jadi untuk beberapa tahun ke depan, bekerja untuk memastikan ketahanan radiasi microchip untuk ruang akan cukup. Tetapi ada juga penumbuk hadron, energi atom dan termonuklir; kemajuan tanpa henti dan dia tidak akan berhenti - tetapi saya akan berhenti pada catatan positif ini. Terima kasih sudah membaca sampai akhir, semoga menarik.