Это вторая часть статьи про историю микропроцессоров для космического применения. Первая часть – вот здесь. В ней на примерах американских и европейских микросхем мы посмотрели на историю развития радстойких чипов от первых однокристалльных процессоров до конца двухтысячных, когда проектные нормы космических разработок плотную подобрались к рубежу 100 нм.

Следующий большой шаг в обеспечении радиационной стойкости наступил с переходом на суб-100 нм, где практически каждое следующее поколение технологии приносит новые вопросы: меняются материалы, меняются требования к топологии, растет статическая мощность (утечки безо всякой радиации, которые под дозой становятся еще хуже), продолжает расти значимость одиночных эффектов, которые превращаются во множественные. Эти задачи потребовали разработки новых подходов и, что удивительно, частичного возврата к старым, потому что часть вещей, отлично себя зарекомендовавших на нормах 1-0.18 мкм, на более тонких нормах не работает. Например, в таких технологиях для повышения выхода годных запрещено делать любимые дизайнерами радстойких чипов кольцевые транзисторы. О том, как дизайнеры справляются с новыми вызовами, я расскажу на примере России – и заодно сравню достижения наших соотечественников с успехами иностранных коллег и покажу, чего стоит ожидать в обозримом будущем.

Десятого июля 1962 года с космодрома на мысе Канаверал стартовала ракета “Тор” с первым коммерческим телекоммуникационным спутником на борту. Telstar-1 стал зарей новой эры космонавтики, показавшей, что космос может приносить людям реальную пользу. Этот аппарат ждало большое будущее, но днем раньше в небе над атоллом Джонсон, расположенном в пустынной части Тихого океана, взорвалась атомная бомба Starfish Prime. Взрыв уничтожил три сотни уличных фонарей на расположенных в полутора тысячах километров Гавайях, а также создал огромное количество свободных электронов, подхваченных магнитным полем Земли в рукотворный радиационный пояс. Каждый раз, когда Telsat-1 проходил через этот пояс, продвинутая транзисторная начинка набирала дозу радиации, и уже к ноябрю 1962 года он перестал работать. С изучения последствий этого инцидента началась история защиты космической электроники от радиации.

С высотными ядерными взрывами, к счастью, довольно быстро завязали, но и без них работы достаточно, и требования по надежности и долговечности, предъявляемые к современным спутникам, становятся все амбициознее. Рассказать обо всем невозможно, но я постараюсь кратко осветить прошлое и настоящее космических микропроцессоров из разных стран. Почему именно микропроцессоров? Про них больше всего информации и они лучше понятны неспециалистам. Статья получилась длинной, поэтому я разбил ее на две части: ранняя история на примере США и Европы (под катом) и современная – на примере России (вот тут). Поехали!

ТОП3 мифов про больную спину, которые мешают людям раз и навсегда решить свою проблему.

• Операции на позвоночнике рискованны, грозят инвалидностью и параличом.
• Хирурги готовы искромсать всех подряд, даже не предлагая пациенту альтернатив.
• Хороший массажист вылечит любую проблему со спиной.

“CVAX — когда вы забатите довольно воровать настоящий лучший”.
Надпись, оставленная американскими инженерами для советских коллег в топологии микропроцессора.

Реверс-инжиниринг микросхем — головная боль производителей с самых первых лет существования микроэлектроники. Вся советская электроника в какой-то момент была построена на нем, а сейчас с гораздо большим размахом тем же самым занимаются в Поднебесной, да и не только в ней. На самом деле, реверс-инжиниринг абсолютно легален в США, Евросоюзе и многих других местах, с целью (цитирую американский закон) “teaching, analyzing, or evaluating the concepts or techniques embodied in the mask work or circuitry”.

Самое частое легальное применение реверс-инжиниринга — патентные и лицензионные суды. Промышленный шпионаж тоже распространен, особенно с учетом того, что электрические схемы (особенно аналоговые) часто являются ключевой интеллектуальной собственностью и редко патентуются — как раз для того, чтобы избежать раскрытия IP и участия в патентных судах в качестве обвиняющей стороны. Разумеется, оказавшись в ситуации, когда нужно защитить свою интеллектуальную собственность, не патентуя ее, разработчики и производители стараются придумать способы предотвращения копирования своих разработок.

Другое не менее (а то и более) важное направление защиты микросхем от реверс-инжиниринга — обеспечение безопасности информации, хранимой в памяти. Такой информацией может быть как прошивка ПЛИС (то есть опять-таки интеллектуальная собственность разработчика), так и, например, пин-код от банковской карты или ключ шифрования защищенной флэшки. Чем больше ценной информации мы доверяем окружающему миру, тем важнее защищать эту информацию на всех уровнях работы обрабатывающих ее систем, и хардварный уровень — не исключение.

Современные микроэлектронные технологии — как «Десять негритят». Стоимость разработки и оборудования так велика, что с каждым новым шагом вперёд кто-то отваливается. После новости об отказе GlobalFoundries от разработки 7 нм их осталось трое: TSMC, Intel и Samsung. А что такое, собственно “проектные нормы” и где там тот самый заветный размер 7 нм? И есть ли он там вообще?


Рисунок 1. Транзистор Fairchild FI-100, 1964 год.

Самые первые серийные МОП-транзисторы вышли на рынок в 1964 году и, как могут увидеть из рисунка искушенные читатели, они почти ничем не отличались от более-менее современных — кроме размера (посмотрите на проволоку для масштаба).

В каждой статье на Хабре, посвященной отечественным микропроцессорам, так или иначе поднимается вопрос лицензионных IP-блоков и того, насколько их наличие и отсутствие уменьшает ценность, отечественность или безопасность разработки. При этом очень многие комментаторы не слишком хорошо понимают предмет обсуждения, поэтому давайте попробуем разобраться, как же именно работает лицензирование в микроэлектронной индустрии, чем хороши и чем плохи лицензированные блоки, и в чем состоит процесс разработки микросхемы, если большая часть блоков в ней куплена.

Задачу «Можно ли проинвертировать три сигнала, если у вас есть только два инвертора, и неограниченное количество элементов „И“ и „ИЛИ“? мы решали в институте за одну пару. Сейчас ее решение ставит в тупик даже продвинутых специалистов. Давайте посмотрим как с ней справится geektimes-сообщество, а заодно попробую восстановить истории ее возникновения…

Про измерение CO2 и его важность на Geektimes было уже немало публикаций (ссылки в конце статьи). Здесь же хочу описать проект компактного монитора уровня CO2, а также температуры, влажности и давления с Wi-Fi, обновлением прошивки по воздуху и интерфейсом в мобильном приложении. Сердца системы модуль на базе esp8266, сенсор CO2 MH-Z19 и фреймворк esp8266-arduino. И так, включим устройство в USB-розетку: