俄罗斯物理学家提出新技术方案可预测太空集成微电路故障 _俄罗斯

俄罗斯物理学家提出新技术方案可预测太空集成微电路故障
（）俄罗斯国家核研究大学莫斯科理工学院的微电子和纳米电子部门的工作人员提出了一种新的技术方案，可以预测太空集成微电路的故障。有关该研究成果的文章已发表在权威科学杂志《IEEE Transactions on Nuclear Science》上。
确保微电路在太空中的可靠运行是一项科学和经济方面的重要的任务。为了使现代气象卫星，通信和地球观测卫星具有经济的效率性，它们应该在轨道至少运行10 到15年。卫星在这个期限之前失常的一个常见原因是机载电子设备发生故障。普通的地面电子设备应用于太空条件是很不可靠的。因此，用于航天学的电子设备不是利用特殊技术制造的，就是经过特殊方式选择和测试的。所有这些都要求对电路中运行的物理过程有一个深入的了解，并激励科学家研发可以准确地预测这些电路在不同条件下的运行的数学方法。
这里所谓的“单一效应”具有高度重要性：由地球辐射带或银河系深处各个独立的高能太空粒子的作用引起的电子电路中的差错。单一故障的问题是在在80年代初出现的，当时微电子元件的尺寸大约是一微米（百万分之一米）。
特别尖锐的问题是，因为高能粒子发达的穿透力而不能提供对太空中电子设备的物理保护。为了应对这种故障，在特定条件下预测其频率的方法，以及与之对抗的软件和硬件方法正在积极研发中。
但是近30年来，情况发生了很大变化。集成电路元件尺寸减小到纳米的级别导致了多个故障的发生：情况如，一个宇宙微粒（例如，离子或质子）可以同时在几个逻辑元件或存储单元引起错误，从而导致电路故障或不可逆的损坏。由于其次数的不确定性，这种故障很难纠正：即一个宇宙粒子引起的故障次数。
为解决这一问题，国家核研究大学“莫斯科理工学院”的专家们在2015到2017年间的一系列研究中发明了一种新的方法，可以处理地面实验的结果，并计算出故障的频率。它为对最新现代设计的纳米（技术规范小于100纳米）集成电路典型在技术和程序方面的预测提供可能。
“这是作用力的非局域性：宇宙微粒能够“覆盖“若干集成的电路元件”，- 这项研究的作者之一，根纳季·载布列夫教授说，- “是多个事件的非局域性，和其次数的不确定性不允许用老的方法预测故障和避开错误。此外，元件和集成电路的进一步小型化和电路结构的复杂化可能会进一步加剧这个问题。因此，我们提出了这个方案来进行实验测试结果的处理和故障频率的计算，它为紧跟频率解决故障，和可靠地估计它们在预定空间轨道的频率提供可能” 。
计算不同次数的误差频率的能力是创建新的程序算法的先决条件，这样可以有效地避免空间中的多个故障。国家科研究大学莫斯科理工学院的团队与俄罗斯科学院系统研究所正在此方向上共同工作。