Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Хабр доступен 24/7 благодаря поддержке друзей
Комментарии 117
Спасибо за статью! Просто невероятно классно! Хабр — торт!
Спасибо за великолепную статью, для начинающего это очень полезно.
Хочу заметить по терминологии: у вас используется термин «тело» МОП-транзистора, вероятно, вы так перевели это с английского «Body», но в русской терминологии используется термин «подложка».
Хочу заметить по терминологии: у вас используется термин «тело» МОП-транзистора, вероятно, вы так перевели это с английского «Body», но в русской терминологии используется термин «подложка».
«Тело» — у транзистора, «подложка» — у микросхемы. Вся идея КНИ состоит в том, что тело транзистора электрически отделено от подложки микросхемы. Если термин «тело» (действительно калька с body) вам по каким-то причинам не нравится, то правильным термином будет все же «подзатворная область транзистора», а не «подложка». Но «подзатворная область транзистора» — это очень длинно, поэтому, сколько себя помню, все говорят «тело».
Ну, может, я и ошибаюсь, но в советских справочниках и учебниках в контексте полевых транзисторов всегда упоминались названия выводов: «сток», «исток», «затвор» и «подложка». Может, тут есть разница между дискретным полевым транзистором, где кристалл и подложка одна для всего транзистора, и микросхемой, где таких транзисторов на одной подложке много. В общем, смотрите, вам виднее, т.к. вы более близки к теме, я просто предупредил, исходя из своих знаний, о возможной ошибке.
в советских справочниках и учебниках в контексте полевых транзисторовВся статья, в общем-то, о том, что не стоит тащить в 2019 год знания из советских справочников. Спасибо, что подтвердили нужность выбранной темы)
А если серьезно, то, как я уже сказал в предыдущем комментарии, в КНИ, в отличие от объемной технологии, подзатворная область n-канальных транзисторов электрически отделена от подложки микросхемы и может быть подключена или к истоку, или к произвольному потенциалу. А подзатворная область p-канальных транзисторов и в объемной технологии находится не в подложке, а в кармане. Более того, и в объемных технологиях бывают опции с тройным карманом, позволяющие подключить подзатворную область n-канального транзистора не на подложку, а к произвольному потенциалу. Такие опции полезны для аналоговых применений, потому что позволяют устранить зависимость порогового напряжения от напряжения на истоке (актуально для дифпар). Именно поэтому называть подзатворную область или тело транзистора подложкой — неправильно. Но другого удобного русскоязычного термина не сложилось, поэтому прижилась калька из английского языка.
В дискретных транзисторах, кстати, отдельного внешнего вывода подложки обычно вообще нет, ее подключают на сток, вот так:
Более того, в показанной выше структуре к «подложке» подключен сток, а «тело» тоже есть, и оно при этом не является в точности «подзатворной областью», зато подключено к истоку.
2 MichaelBorisov.
А новое поколение старых русских учебников не читало. Их сразу обучают на языке хозяев территории, поэтому они так и говорят (но это их оскорбляет и они обычно кричат про глобализм и международный язык науки, не понимая своей «продажности» и в этом случае ))). Коллаборационисты — поколение Z.
Что особенно важно отметить, что они любят подчеркнуть, что учебники не русские, а «советские», и всё «это политика». Но продолжают пользоваться английским языком и запрещают нам говорить русскими терминами. Из чего легко делается вывод, что они сами-то руководствуются именно политикой. Это — «Двойные западные стандарты» и расизм во всей красе.
А новое поколение старых русских учебников не читало. Их сразу обучают на языке хозяев территории, поэтому они так и говорят (но это их оскорбляет и они обычно кричат про глобализм и международный язык науки, не понимая своей «продажности» и в этом случае ))). Коллаборационисты — поколение Z.
Что особенно важно отметить, что они любят подчеркнуть, что учебники не русские, а «советские», и всё «это политика». Но продолжают пользоваться английским языком и запрещают нам говорить русскими терминами. Из чего легко делается вывод, что они сами-то руководствуются именно политикой. Это — «Двойные западные стандарты» и расизм во всей красе.
Заранее прошу прощения за ламерский вопрос.
Хотелось бы узнать, имеет ли смысл в очень тонких полупроводниках? Что то в виде напыления на графен или подобное висящее в пустоте. Не будут ли тогда пролетать насквозь радиация принося мало вреда микросхемам?
Хотелось бы узнать, имеет ли смысл в очень тонких полупроводниках? Что то в виде напыления на графен или подобное висящее в пустоте. Не будут ли тогда пролетать насквозь радиация принося мало вреда микросхемам?
Пролетать-то она может и будет, только вы замучаетесь от «висящего в пустоте» тепло отводить.
Пока есть материал — есть взаимодействие, и чем меньше будет материала, тем больше будет влияние каждого конкретного случая взаимодействия. Дефекты обычно накапливаются не в объеме, а на границах раздела, так что уменьшение толщины — не панацея. Граница раздела материала с ничем —тоже граница)
Пример такого рода — силовые транзисторы на нитриде галлия. У них очень тонкая (фактически двухмерная) рабочая область, и они уязвимы к эффектам смещения, существенно влияющим на подвижность носителей.
Пример такого рода — силовые транзисторы на нитриде галлия. У них очень тонкая (фактически двухмерная) рабочая область, и они уязвимы к эффектам смещения, существенно влияющим на подвижность носителей.
Замечательно написано! Теперь, если срач поднимается, достаточно дать сылку на эту статью.
Полезно для развития
Спасибо! Очень интересно.
В статье были упомянуты лампы.
Не так давно поднималась волна восхищения транзисторами типа ламп, где ширина между электродами очень мала.
Взгляд со стороны можно?
Не так давно поднималась волна восхищения транзисторами типа ламп, где ширина между электродами очень мала.
Взгляд со стороны можно?
Я видел несколько статей про транзисторы с вакуумным каналом, и пока что у меня создалось впечатление, что это очередная крайне перспективная технология, которая навсегда или очень надолго останется на лабораторных столах вместе с нанотрубками и графеном. С практической точки зрения оно станет востребованным после того, как будут исчерпаны резервы гетероструктур (канал из германия, нитрида галлия и т.д.), а там только-только начались первые шаги. Хотя конкретно в этом случае есть перспективы совместимости с КМОП-технологией, что сильно повышает шансы.
Или может кому-нибудь очень сильно понадобиться (почти) терагерцовые микросхемы, тут у "вакуумных" транзисторов есть неплохой шанс.
А как технология обкатается и до нас доберётся до простых пользователей.
И да когда прочитал что эти радиолампы можно чуть ли не обычной литографией делать сильно удивился.
А по поводу радиационной стойкости там все хорошо by design если я правильно понял.
Там есть затвор и подзатворный диэлектрик, то есть по идее поле в канале наводиться будет.
А я понадеялся на 10.1109/IEDM.1985.190922 хотя там конкретики нет.
UPD. dx.doi.org/10.1063/1.4717751 тут конретнее немного.
UPD. dx.doi.org/10.1063/1.4717751 тут конретнее немного.
Смотреть пока не на что. :)
Эти «вакуумные транзисторы» вот уже лет 20 без видимых успехов ковыряет то одна, то другая команда. То ли результатов нет, то ли они засекречены…
Эти «вакуумные транзисторы» вот уже лет 20 без видимых успехов ковыряет то одна, то другая команда. То ли результатов нет, то ли они засекречены…
Спасибо! Прочитал с большим интересом!
А обычный металлический корпус компа это достаточная защита от всяких вторичных частиц?
Если вас интересует космическое излучение и вторичные частицы от него, то стоящий на высоте около уровня моря корпус компьютера — это небольшое и не очень важное дополнение к атмосфере, поэтому можете не переживать — то, что мог бы остановить корпус, и так остановит атмосфера, а то, что не остановит атмосфера, корпус не остановит тоже.
ну а это реальная проблема и имеет ли смысл от неё защищаться в бытовой электронике?
Как-то мне завлаб по чувствительным радиационным измерениям рассказывал, что от космического излучения их немножко защищает 5 этажей здания над лабораторией, и свинцовый домик (из кирпичей толщиной в несколько сантиметров), но всё равно этого недостаточно.
Примерно в каждой второй теме на Хабре, касающейся космонавтики или электроники
Как автор одной такой статьи, позволивший себе в двух словах обежать такую сложную и непрофильную для меня тему, выражаю благодарность за ее подробное изложение. Сохранил в закладки.
у большинства чипов флэш-памяти первым перестает работать используемый для записи генератор высокого напряжения
Спасибо, как раз утром пытался починить карту, на которую перестали записываться файлы. Вот оно как, значит.
Вы запускали ее в космос или совали под ускоритель? )
Полетов на самолете не хватит? Вообще, то, что летает на 11 км, защищать от радиации надо или можно обычные наземные микросхемы ставить?
То, что летает на 11 км, надо обязательно защищать от одиночных сбоев и отказов. Интенсивность там невелика, так что наверное можно обойтись наземными чипами и защитой на уровне системы и софта. Зарубежные производители предлагают для гражданской авионики довольно много специализированных чипов или протестированных версий обычных. На космический корабль Orion, если я правильно помню, в итоге пошел целиком даже не процессор, а прямо бортовой компьютер от какого-то «Боинга», потому что он оказался достаточно стойким ко всему, к чему надо.
С военной авионикой, сами понимаете, военная история.
С военной авионикой, сами понимаете, военная история.
Кроме космоса и ликвидации аварий — есть еще медицинские приборы (рентгенаппараты и томографы) и приборы неразрушающего контроля. Типичная «камера» томографа мало того что находится практически в фокусе рентгеновской трубки — так еще и делает каждую секунду 4 оборота вместе со всем gantry, при этом производя почти гигабайт данных…
Интересная заметка, спасибо. А где можно (и можно ли) получить (послушать) шумы транзисторов в условиях радиации? Например интересуют шумы, одиночного КП302 и пары КПС104 (диф. каскад), полевых транзисторов (в диапазоне 1 Гц -30 кГц, в режиме усиления нановольтового -сумикровольтового полезного сигнала, динамический диапазон 120 дБ, на разных высотах орбиты, от источников «разной радиации»). Буквально «пару минут шума».
Вот примерно так может выглядеть влияние дозы радиации на 1/f шумы. Первый попавшийся пример, 65 нм КМОП. По конкретным транзисторам — видимо только самостоятельно испытывать.
Хотелось бы на слух. У полевых транзисторов несколько другой шум, нежели у биполярных. А ещё у полевых транзисторов есть ещё «шум жареной кукурузы».
Из вариантов получить файл на слух в звуковом диапазоне, боюсь, только самостоятельно испытать. В контексте разрядности аналого-цифрового преобразования «шум жареной кукурузы» редко изучается.
Спасибо! Будет оказия, слетаю, послушаю. :))
Зачем летать? Оно все прекрасно на Земле тестируется.
Понимаете, коллега, у нас разные задачи. Вы рассматриваете шум, как помеху. А я в этом шуме ищу контакты с другим Разумом! Мне нужен космический шум.
Помните, «что в шуме тебе моём»?
Помните, «что в шуме тебе моём»?
Если вас интересуют контакты с другим разумом, то вам все должно было стать понятно из спектрограммы шума.
И да, вы зря ищете в звуковом диапазоне, 2-100 ГГц гораздо перспективнее в этом плане.
И да, вы зря ищете в звуковом диапазоне, 2-100 ГГц гораздо перспективнее в этом плане.
В таком случае вам тем более нужно провести предварительные испытания на земле. Чтобы было с чем сравнивать космический шум.
Спасибо! Очень интересно и понятно.
Ну просто какая-то супер-статья! Какое-то своеобразное впечатление, когда понимаю, что многое не понимаю, да и вообще далек от темы, однако понимаю, что все по делу, с корректной детализацией, четкой последовательностью…
Спасибо!
Спасибо!
Отличный материал получился! Спасибо!
некоторые и Ардуино бы использовали
я бы и Xeon использовал
Годная статья.
Но фактические блохи есть, которые тоже из серии если не мифов, то заблуждений.
Я немного позанимаюсь заклепничеством.
Таки нет.
Количество пластин диаметра 300мм очень растет, исходя из потребностей рынка.
А количество пластин диаметра 200мм и ниже, падает или замерло. Если замерло, то это все равно падает относительно бурного роста 300мм.
Ниже рисунок из отчета 2018.
<img src="
" alt=«image»/>
Все-таки при прочих равных схемотехнических приемах, технология SOI позволяет достичь лучшей «стойкости» относительно КМОП (если говорить о достижении максимальной стойкости к накопленной дозе).
Негативный эффект придонного паразитного транзистора (рис12) имеет место быть, но явление это известно, и есть способы его подавления за счет технологии, есть есть такая цель (снижая толщину диэлектрика изоляции, управление концентрацией примеси, потенциал к подложке и т.д.).
Но фактические блохи есть, которые тоже из серии если не мифов, то заблуждений.
Я немного позанимаюсь заклепничеством.
Мировой коммерческий рынок микросхем на пластинах диаметром 200 мм (а это проектные нормы 90 нм и выше) уже несколько лет растет, вплоть до дефицита производственного оборудования.
Таки нет.
Количество пластин диаметра 300мм очень растет, исходя из потребностей рынка.
А количество пластин диаметра 200мм и ниже, падает или замерло. Если замерло, то это все равно падает относительно бурного роста 300мм.
Ниже рисунок из отчета 2018.
<img src="
" alt=«image»/>Все-таки при прочих равных схемотехнических приемах, технология SOI позволяет достичь лучшей «стойкости» относительно КМОП (если говорить о достижении максимальной стойкости к накопленной дозе).
Негативный эффект придонного паразитного транзистора (рис12) имеет место быть, но явление это известно, и есть способы его подавления за счет технологии, есть есть такая цель (снижая толщину диэлектрика изоляции, управление концентрацией примеси, потенциал к подложке и т.д.).
Если замерло, то это все равно падает относительно бурного роста 300мм.Я не говорил, что 200 мм растут так же быстро, как 300 мм. Но растут, и из вашего графика это тоже видно. Вводятся в строй новые специализированные техпроцессы под IoT и автоэлектронику.
Все-таки при прочих равных схемотехнических приемах, технология SOI позволяет достичь лучшей «стойкости» относительно КМОП (если говорить о достижении максимальной стойкости к накопленной дозе).Нет, не позволяет. На КНИ можно добиться Мегарада, ну может быть двух — и то на практике регулярно получается на порядок меньше, например, потому, что нельзя увеличить толщину приборного слоя, которая зависит от поставщика пластин, а не от фабрики)
На объеме можно сделать 100 Мрад. Или 400 Мрад.
есть способы его подавления за счет технологииЭто если у вас есть возможность вмешательства в технологию. Большинство разработчиков микросхем, и радстойких тоже — fabless, и ради них и их мизерных тиражей никто не будет менять процессы, изначально сделанные например для automotive.
Замечательная статья! Вот интересно, если знать технологию изготовления, проектные нормы, топологию, конструкцию и пр. для индустриальной микросхемы, насколько точно можно рассчитать ее рад. стойкость? В статье упоминается 3D-plus, которая отбирает подходящие микросхемы с помощью испытаний. Может она прямо не все подряд испытывает, а сначала расчетно оценивает: какие могут оказаться подходящими, а какие нет? Так же, как и прочие компании, которые применяют индустриальные микросхемы для космоса.
Для оценки дозовой стойкости конструкцию надо знать настолько точно, что дешевле и проще испытать, чем пытаться рассчитывать что-то. Расчеты и моделирование обычно применяются при создании новых техпроцессов, а не при анализе существующих чипов.
По одиночным сбоям можно оценить заранее предельное значение чувствительного объема. По разрушающим одиночным эффектам возможны очень грубые оценки.
По одиночным сбоям можно оценить заранее предельное значение чувствительного объема. По разрушающим одиночным эффектам возможны очень грубые оценки.
Несколько оффтопичная мыслЯ из тех, что приходят опосля — Молнию надо было стабилизировать вращением, цилиндрический спутник довольно большого размера с хрустальным (я не шучу, глёт-силикат был бы лучше алюминия КМК) покрытием «стакана», прямо на поверхность, а сам стакан покрыть СБ. И деградация батарей будет медленней.
А вторая — сменить «направление» полёта, чтобы в рабочем состоянии машина находилась ниже ВанАлленовских поясов, а при их «форсировании» — «спала». Конечно, так изначально спутников надо будет больше и опорно-поворотные устройства для антенн сложней, зато потом подновлять группировку реже.
Всё вышесказанное — «имха» по напальцевой прикидке, если чуть более всерьёз — это и считать надо всерьёз.
А вторая — сменить «направление» полёта, чтобы в рабочем состоянии машина находилась ниже ВанАлленовских поясов, а при их «форсировании» — «спала». Конечно, так изначально спутников надо будет больше и опорно-поворотные устройства для антенн сложней, зато потом подновлять группировку реже.
Всё вышесказанное — «имха» по напальцевой прикидке, если чуть более всерьёз — это и считать надо всерьёз.
Её рабочее состояние — долгий сеанс связи в окрестностях апогея. Намного выше Ван-Аллена.
в рабочем состоянии машина находилась ниже ВанАлленовских поясов, а при их «форсировании» — «спала».А разве во время сна спутника радиацию ему отключают? Влияние радиации на полупроводниковые приборы зависит от электрических режимов, но это не значит, что в выключенном состоянии его нет. Более того, известны прецеденты, когда в отключённом состоянии реакция на радиацию хуже. В том числе такие результаты получали для эффектов смещения, релевантных для солнечных панелей.
Так что сон во время прохождения радиационных поясов мог не только не помочь, но и сделать хуже.
Почему от замены плоских СБ на цилиндрические должно что-то поменяться, я вообще не улавливаю идею, если честно. Это не говоря о том, что цилиндр должен иметь площадь, в разы большую, чем площадь плоских СБ, то есть он просто не влез бы на ракету.
… эффекты высокой мощности дозы ...
При поиске по теме «транзисторы 2Т312 и АМС „Марс“ как-то наткнулся на обсуждение „а зачем вообще меняли золото на алюминий при производстве этих транзисторов?“ Ответ был в том, что более лёгкие металлы лучше ведут себя в потоках мощного рентгеновского излучения — меньше поглощают и перегреваются.
а когда будут статьи про вечный двигатель?
Я не говорил, что 200 мм растут так же быстро, как 300 мм. Но растут, и из вашего графика это тоже видно. Вводятся в строй новые специализированные техпроцессы под IoT и автоэлектронику.
Не знаю, где вы там на графике какой-то рост 200мм усмотрели, какие-то флуктуации.
Ниже 180нм — все делается в подавляющем большинстве на диаметре 300мм ( и 90нм тоже).
Причина одна — подавляющее большинство оборудования делает под диаметр 300мм и выше.
Старые линейки на 200мм используют, пока на них не устареет оборудование.
Это если у вас есть возможность вмешательства в технологию. Большинство разработчиков микросхем, и радстойких тоже — fabless, и ради них и их мизерных тиражей никто не будет менять процессы, изначально сделанные например для automotive
Дык мы то не про аутомотив речь ведем. Ясно, что GF не будет вам профиль кармана и контакт к подложке разрабатывать, с характеризацией элементной базы и выпуском нового PDK.
Я имею в виду, что те фабрики\компании, которые изначально нацелены на космос\военку, реализуют SOI, заточенную именно под достижение максимальной стойкости (амерская Honeywell, отечественные-которые-не-буду-называть).
Старые линейки на 200мм используют, пока на них не устареет оборудование.Это поэтому на рынке дефицит оборудования под 200 мм, ASML продолжает продавать новое оборудование под 200 мм и делать заводской ремонт/апгрейд старого? Ну окей.
Я имею в виду, что те фабрики\компании, которые изначально нацелены на космос\военкуВсе полторы, с заоблачными ценами и нормами не ниже 150 нм? Окей, Honeywell предлагает на КНИ 150 нм дозу в 1 Мрад(Si). 100 Мрад(Si), достижимые на более дешёвых коммерческих 130 нм, не предлагает. Поэтому подавляющее большинство разработчиков из экономических соображений давно перешли на коммерческие объемные процессы или автомотив — зачем платить больше, если результат получается лучше? Из преимуществ у «фабрик, заточенных под космос», может быть упрощение и удешевление испытаний и сертификации, но это не к КНИ вопрос, на объемных процессах так тоже можно.
К слову, на отечественной-фабрике-которую-вы-не-хотите-называть, для аналоговых КНИ схем открытые источники репортят стойкость от 20 крад(Si). Это, честно говоря, не выглядит как заточка под достижение максимальной стойкости технологическими методами.
P.S. в интерфейсе есть кнопка ответа на конкретное сообщение вместо создания новой ветки комментариев.
… давным давно, когда я контроллеры делал для спутника, раньше трава была мягче ещё и корпуса были обязательно керамические. 554, 1564, а уж 127 с 9-й приёмкой точно не видел в пластике )))
Ввиду, в том числе, и физических эффектов от возможных воздушных пузырей в пластике (естественно с атмосферным давлением) — воспроизводящими весьма занимательную физику и интересные эффекты в вакууме.
Ввиду, в том числе, и физических эффектов от возможных воздушных пузырей в пластике (естественно с атмосферным давлением) — воспроизводящими весьма занимательную физику и интересные эффекты в вакууме.
Вообще главной причиной нелюбви военных к пластику было то, что он испускает газ, а в герметичных космических платформах это очень неудобно. Но с тех пор и платформы стали герметичными, и качество пластика улучшилось. Военные всего мира до сих предпочитают керамику, но чипы в пластике прекрасно летают. И даже спецстойкие чипы пакуют в пластик — обычно для коммерческих применений; это, в сочетании с сокращённый объемом испытаний («поверьте нам на слово, что точно такой же кристалл в керамике очень стойкий»), позволяет серьезно снизить стоимость и сделать её разумной например для кубсатов.
да, сейчас уже пластик другой. лет 10...15 как да. И летает в вакууме и внутри гермоотсеков.
как раз наружу не ставили пластик раньше, только керамику. В гермоотсеке с военпредами можно было договориться о многом. И о 5-й приёмке, и прочих радостях.
Кстати про газ и герметичность.
Несмотря на то, что спутники в вакууме и безвоздушное пространство, на самом деле вокруг спутников вполне себе остаётся атмосфЭра и она иногда даже весьма сильно мешает.
как раз наружу не ставили пластик раньше, только керамику. В гермоотсеке с военпредами можно было договориться о многом. И о 5-й приёмке, и прочих радостях.
Кстати про газ и герметичность.
Несмотря на то, что спутники в вакууме и безвоздушное пространство, на самом деле вокруг спутников вполне себе остаётся атмосфЭра и она иногда даже весьма сильно мешает.
Ну, у керамики и ТКЛР можно сделать более подходящий, и монтаж кристаллов в ряде случаев попросту технологичнее. По крайней мере так мне говорили еще в институте (но это могло быть релевантно для позавчерашнего дня).
Но главное в другом — что может быть красивее электрокорунда! Никакой бездушный полиуретан с ним не сравнится!
Но главное в другом — что может быть красивее электрокорунда! Никакой бездушный полиуретан с ним не сравнится!
Статья прекрасная. Мои познания в электронике застряли на уровне 50-летней давности, но написано так, что, если не вникать в детали, всё понимаешь. Вот вопрос — а натурные испытания разных типов микросхем и технологий проводятся? Так и просится — экспериментальный спутник с набором чипов разного рода и орбитой, чтобы провести их через самые разные радиационные условия вблизи Земли. Может, даже какой-нибудь кубсат или рой таких.
На уровне испытания должны проводиться 15-20 лет. За это время вся тестируемая электроника успеет очень сильно устареть. К тому же, задача испытаний — найти худший случай и дать какие-то гарантии, а «испытания» на орбите валидны только для этой конкретной орбиты, для конкретной солнечной активности во время испытаний, для конкретной конструкции спутника и т.д.
Поэтому наличие полётного опыта используют как приятное дополнение к испытаниям, подтверждающее их адекватность, но ни в коем случае их не заменяющее.
Поэтому наличие полётного опыта используют как приятное дополнение к испытаниям, подтверждающее их адекватность, но ни в коем случае их не заменяющее.
Мельком попадалась информация, что американы делали такое вот прям недавно (2000-2010). Но подтвердить ссылкой не могу.
… Десять сбоев от одного попадания! От такого код Хэмминга вас не защитит....
Честно говоря, хорошо известны коды исправляющие последовательности ошибок соседних бит, например, Рида-Соломона. Но естественно, для исправления с контролем пакета 10 бит, придётся добавить где-то 21 бит, соответственно, и слово должно быть не слишком коротким.ш
Честно говоря, хорошо известные коды Соломона-Рида ни в коей мере не относятся к базовым понятиям. Именно поэтому они остались за рамками этой статьи.
Но к слову, гораздо проще сделать так, чтобы соседние физически биты памяти логически были в разных словах, чем городить ECC на 10 ошибок в слове. Или переделать ячейку памяти. Или есть принципиально маленькие, но важные объемы памяти, например, регистровые файлы. Нюансов огромное количество, но у меня не было цели освещать нюансы.
Но к слову, гораздо проще сделать так, чтобы соседние физически биты памяти логически были в разных словах, чем городить ECC на 10 ошибок в слове. Или переделать ячейку памяти. Или есть принципиально маленькие, но важные объемы памяти, например, регистровые файлы. Нюансов огромное количество, но у меня не было цели освещать нюансы.
гораздо проще сделать так, чтобы соседние физически биты памяти логически были в разных словах, чем городить ECC на 10 ошибок в словеХм. Реализации Рида-Соломона или типа того можно ж тупо подворовать от связистов, из WiFi, флэш-накопителей и многого другого. А вот так что-б любые 10 соседних элементов, и по горизонтали, и по вертикали, и по диагонали, и гуртом, и в линию, оказывались в разных словах?.. Тут зело думать надобно ж ;)
Обождите, подворовать — и куда впихнуть? Сейчас люди на уровне схематика/топологии сделали себе DICE-ячейку и раскидали биты по памяти, все это работает само по себе. Вы предлагаете им вместо этого в регистры, в ROB, в кэш всунуть БЧХ? Кое-где конечно это нужно, но не везде же… Умаешься это прозрачно на уровне железа делать.
Скорее что-то такого рода (заметьте, это ещё не в космосе, но проблема уже стоит).
Или вообще дублирование полных компонентов с исключением и перезапуском сбойнувшего. Но в таком варианте всегда вопрос «а судьи кто?» — блок арбитража должен быть тупым как пробка.
Или вообще дублирование полных компонентов с исключением и перезапуском сбойнувшего. Но в таком варианте всегда вопрос «а судьи кто?» — блок арбитража должен быть тупым как пробка.
1) Там решается проблема отказов, а не сбоев. Со сбоями оно ничего не делает. А проблема отказов стоит всегда и везде.
2) В любой системе всегда будет уязвимое звено, и блок арбитража — не исключение. Поэтому он должен быть не столько тупым, сколько маленьким, чтобы минимизировать вероятность попадания в него.
2) В любой системе всегда будет уязвимое звено, и блок арбитража — не исключение. Поэтому он должен быть не столько тупым, сколько маленьким, чтобы минимизировать вероятность попадания в него.
> Там решается проблема отказов, а не сбоев.
Прошу расшифровать терминологию. Отказ — это постоянный переход в нерабочее состояние? Это не было ясно из исходного сообщения.
В таком случае такое же управление с исключением нерабочих компонентов вполне пригодно (а если есть запасные — тем более). Я не говорю «оптимально», но пригодно должно быть.
А против проблемы отключения целого модуля из-за минимального отказа вполне поможет дробление этих модулей (до разумного, конечно).
> и блок арбитража — не исключение. Поэтому он должен быть не столько тупым, сколько маленьким,
Эээ… если он маленький, то вероятность попадания, да, ниже, а вот последствия — выше.
На мой чайниковский взгляд — тут надо было бы сделать на той же технологии хоть миллион логических блоков впараллель, но затем аналоговый сумматор результатов и аналоговое их применение — на технике вплоть до сантиметровых размеров :) Или просто логику на грубых дискретных элементах размерами в миллиметры.
Понятно, что это взгляд со стороны, и погружённый в это специалист предложит как-то иначе.
Прошу расшифровать терминологию. Отказ — это постоянный переход в нерабочее состояние? Это не было ясно из исходного сообщения.
В таком случае такое же управление с исключением нерабочих компонентов вполне пригодно (а если есть запасные — тем более). Я не говорю «оптимально», но пригодно должно быть.
А против проблемы отключения целого модуля из-за минимального отказа вполне поможет дробление этих модулей (до разумного, конечно).
> и блок арбитража — не исключение. Поэтому он должен быть не столько тупым, сколько маленьким,
Эээ… если он маленький, то вероятность попадания, да, ниже, а вот последствия — выше.
На мой чайниковский взгляд — тут надо было бы сделать на той же технологии хоть миллион логических блоков впараллель, но затем аналоговый сумматор результатов и аналоговое их применение — на технике вплоть до сантиметровых размеров :) Или просто логику на грубых дискретных элементах размерами в миллиметры.
Понятно, что это взгляд со стороны, и погружённый в это специалист предложит как-то иначе.
Отказ — это постоянный переход в нерабочее состояние? Это не было ясно из исходного сообщенияИсходная ветка комментариев говорит об исправлении при помощи ECC сбоев, а не отказов. Память продолжает работать нормально, но радиация записывает в некоторые биты неверные значения, которые надо найти и исправить.
хоть миллион логических блоков впараллель, но затем аналоговый сумматор результатов… и слабым звеном станет этот аналоговый сумматор. Или следующий за его выходом логический вентиль.
вероятность попадания, да, ниже, а вот последствия — выше.Полностью избавиться от радиационноиндуцированных сбоев нельзя, можно только снизить ожидаемую частоту их появления до некоторого заранее заданного значения. Минимизация размеров критичных узлов — один из приемов, которые позволяет этого добиться.
> Память продолжает работать нормально, но радиация записывает в некоторые биты неверные значения, которые надо найти и исправить.
«Записывает» это в смысле «один раз изменила» или «там повреждение, из-за которого они будут неверными теперь навсегда»? Если один раз — то для RAID есть методы типа «перечитать, исправить и записать начисто».
Если навсегда — ну или как вы в соседнем комментарии писали — «размазывать» хранение одного байта/слова по физически далёким участкам (сработает разве что для памяти; для CPU, шинных модулей, логики периферии и т.п. — уже не поможет), или достаточное дублирование, арбитраж, и помечать неисправным целый компонент.
> и слабым звеном станет этот аналоговый сумматор. Или следующий за его выходом логический вентиль.
А если реле? Мне сложно себе представить, чтобы радиация быстро испортила такой механический логический элемент. Он может остаться одним из самых долгоживущих в этих условиях.
> Минимизация размеров критичных узлов — один из приемов, которые позволяет этого добиться.
Вот и интересно, почему тут именно минимизация помогает, а не максимизация (при которой даже суперчастица ну выбьет нафиг кусок элемента, но остальное будет работать). Это против очевидной логики, а, значит, какой-то ещё фактор в ней не учитывается.
«Записывает» это в смысле «один раз изменила» или «там повреждение, из-за которого они будут неверными теперь навсегда»? Если один раз — то для RAID есть методы типа «перечитать, исправить и записать начисто».
Если навсегда — ну или как вы в соседнем комментарии писали — «размазывать» хранение одного байта/слова по физически далёким участкам (сработает разве что для памяти; для CPU, шинных модулей, логики периферии и т.п. — уже не поможет), или достаточное дублирование, арбитраж, и помечать неисправным целый компонент.
> и слабым звеном станет этот аналоговый сумматор. Или следующий за его выходом логический вентиль.
А если реле? Мне сложно себе представить, чтобы радиация быстро испортила такой механический логический элемент. Он может остаться одним из самых долгоживущих в этих условиях.
> Минимизация размеров критичных узлов — один из приемов, которые позволяет этого добиться.
Вот и интересно, почему тут именно минимизация помогает, а не максимизация (при которой даже суперчастица ну выбьет нафиг кусок элемента, но остальное будет работать). Это против очевидной логики, а, значит, какой-то ещё фактор в ней не учитывается.
«Записывает» это в смысле «один раз изменила» или «там повреждение, из-за которого они будут неверными теперь навсегда»?Бывает и так, и так, но первое — это сбой, а второе — отказ.
Если один раз — то для RAID есть методы типа «перечитать, исправить и записать начисто».Которые и реализуются на гораздо более низком уровне в радстойких микросхемах, и реализуются на высоком уровне в радстойких системах, в том числе на основе нестойких компонентов. Вопрос в частоте сбоев, потере производительности на постоянные перезаписи и т.д. и т.п.
или достаточное дублирование, арбитраж, и помечать неисправным целый компонент.Все так и делается. Или даже не дублирование, а троирование с голосованием или троирование плюс четвертая копия в холодном резерве.
А если реле?Итак, вам нужно запустить
в космос полмиллиарда реле. Ваши действия?
По поводу максимизации размеров — та же логика. Рабочие токи в ампер на вентиль, разумеется, помогают от одиночных сбоев, но вы же не можете с каждым кубсатом АЭС вместо солнечных панелей в космос запускать, правда?
10 соседних элементов, и по горизонтали, и по вертикали, и по диагонали, и гуртом, и в линию, оказывались в разных словахНе любые. В приведенном примере десять сбоев были в строго определенной конфигурации — 2*5, вытянутые по вертикали, а все сбои с кратностью меньше десяти были подмножествами этой конфигурации. И причины такого положения дел были понятны из топологии чипа. Поэтому на практике вместо того, чтобы внедрять коды Рида-Соломона с огромным оверхедом, достаточно просто сделать так, чтобы в физической строке памяти шли не подряд биты одного слова, а по очереди биты двух разных слов. Такая топология (в данном конкретном случае, разумеется) позволяет ограничиться простейшим SECDED Хэммингом для исправления вообще всех ошибок.
Огромное спасибо за великолепную, хорошо построенную, очень познавательную статью в области радстойкости! Подобного уровня посты сразу заставляют рожать новые идеи. Браво автору!!!
Автору — огромное спасибо за статью! Еще раз почитал про проблемы КНИ. Думаю, что стоило бы еще упомянуть про толстый отсеченный кремний (про который вы рассказывали), с ним хоть и дополнительные трудности возникают, но по крайней мере снимается аргумент про сниженную пороговую ЛПЭ для regular SOI.
Будем ждать с нетерпением 2021 года — что там у ESCC и НИИСИ получится на 28 и 65 нм соответственно.
Будем ждать с нетерпением 2021 года — что там у ESCC и НИИСИ получится на 28 и 65 нм соответственно.
Я вот смотрю первый график — «Поглощённая доза» на высоте 1000 км.
Что это? я должен гадать? Это за сколько?
Вы вообще же профи в своём деле, должны понимать, что есть «доза» и есть «мощность дозы». т.е. переводя на язык расстояний — есть скорость, а есть пройдённое расстояние. У вас на графике что?
Всё это мне напоминает статью одного главного инженера по электричеству ЗДЕСЬ на Хабре. Который постоянно путал то же самое — то у него киловатты (а надо киловатт-часы), то у него «работа», там где должна быть мощность.
И вообще есть хороший тест — если человек не понимает что, Тесла потребляет 20 кВтч за час )) и говорит «потребление 20 киловатт на 100 км» — то это (как бы помягче оcкорбить «специалиста», всё-таки ведь не полный дурень) недалёкий человек.
Ещё тест — как будете писать киловатт час? ))
Есть 6 (шесть) вариантов у электриков (особенно глав.инжев),
но только 1 (неправильный) они умудряются всегда использовать.
Это как показатель — пишет «кВт/ч» — всё, сливай свет, хана конторе.
Что это? я должен гадать? Это за сколько?
Вы вообще же профи в своём деле, должны понимать, что есть «доза» и есть «мощность дозы». т.е. переводя на язык расстояний — есть скорость, а есть пройдённое расстояние. У вас на графике что?
Всё это мне напоминает статью одного главного инженера по электричеству ЗДЕСЬ на Хабре. Который постоянно путал то же самое — то у него киловатты (а надо киловатт-часы), то у него «работа», там где должна быть мощность.
И вообще есть хороший тест — если человек не понимает что, Тесла потребляет 20 кВтч за час )) и говорит «потребление 20 киловатт на 100 км» — то это (как бы помягче оcкорбить «специалиста», всё-таки ведь не полный дурень) недалёкий человек.
Ещё тест — как будете писать киловатт час? ))
Есть 6 (шесть) вариантов у электриков (особенно глав.инжев),
но только 1 (неправильный) они умудряются всегда использовать.
Это как показатель — пишет «кВт/ч» — всё, сливай свет, хана конторе.
Я вот смотрю первый график — «Поглощённая доза» на высоте 1000 км.
Что это? я должен гадать? Это за сколько?
Вы вообще же профи в своём деле, должны понимать, что есть «доза» и есть «мощность дозы». т.е. переводя на язык расстояний — есть скорость, а есть пройдённое расстояние. У вас на графике что?
Если бы вы потрудились прочитать подпись к упомянутому вами графику, вы увидели бы следующий текст:
Рисунок 2. Примеры расчетов набора полной поглощенной дозы за 10 лет на различных круговых орбитах за защитой в 1г/см^2.Все нужные данные есть, путать нечего. На самом графике еще дано пояснение насчет сплошных и пунктирных линий.
А с расстояниями и скоростями, а также с киловаттами и часами у меня все хорошо, спасибо за заботу.
Переговорил с шефом о том как обстоят испытания на рад.стойкость КА.
Когда-то он писал письмо Рогозину, но безответно.
По-видимому каждые пол-года отсылать спутники на орбиту «Молния» «выгоднее», чем построить центр облучения на основе отечественного ускорителя.
Когда же эта клептократия подохнет?
Когда-то он писал письмо Рогозину, но безответно.
По-видимому каждые пол-года отсылать спутники на орбиту «Молния» «выгоднее», чем построить центр облучения на основе отечественного ускорителя.
Когда же эта клептократия подохнет?
В России все вполне на мировом уровне в части испытаний на радстойкость, и в части проектирования радстойких схем все тоже неплохо, и ни о каких «Молниях» раз в полгода уже довольно давно речи нет. И если есть на уровне отрасли проблема, что очень надо что-то построить, то это ускоритель тяжёлых ионов, чтобы в ОИЯИ в очередях не стоять, а вовсе не протонный ускоритель. И уж точно не «центр облучения протонами».
Повторю то, что уже писал выше: если вам нужны реальные применения вашего ускорителя в отрасли, не пишите письма Рогозину, а поезжайте в Лыткарино и поговорите с теми, кто занимается делом.
Повторю то, что уже писал выше: если вам нужны реальные применения вашего ускорителя в отрасли, не пишите письма Рогозину, а поезжайте в Лыткарино и поговорите с теми, кто занимается делом.
А вот это вы сейчас серьезно? У нас все хорошо в части испытаний и проектирования? В Лыткарино институт выглядит как декорации к пост-апокалиптическому хоррору. Там ремонта не было, по моему, со времен постройки. Установки старые, дышат на ладан. В ОИЯИ дела лучше, конечно, но это только ТЗЧ.
А про наши микросхемы я вообще молчу… Это кривые копии импортных микросхем с костылем на костыле и практически отсутствующей документацией.
А про наши микросхемы я вообще молчу… Это кривые копии импортных микросхем с костылем на костыле и практически отсутствующей документацией.
Давно уже не все российские микросхемы — копии западных. Есть достаточно много нормальных оригинальных разработок. Радстойкие библиотеки по 65 нм появились в России раньше, чем в IMEC. Собственные микропроцессорные ядра есть, IP очень много создано. И заказчики становятся готовы использовать оригинальные разработки, а не пин-ту-пин замещать импорт.
С документацией беда у всех, это да( Но это можно и нужно решать.
С тестированием например на мировом уровне, а кое-где и выше поставлены работы по лазерной имитации одиночных сбоев. Проблема того, что денег нет и все старое — есть. Но это не значит, что все плохо, это значит, что с нормальными ресурсами можно было бы быть мировыми лидерами, а не прозябать с ремонта на ремонт.
С документацией беда у всех, это да( Но это можно и нужно решать.
С тестированием например на мировом уровне, а кое-где и выше поставлены работы по лазерной имитации одиночных сбоев. Проблема того, что денег нет и все старое — есть. Но это не значит, что все плохо, это значит, что с нормальными ресурсами можно было бы быть мировыми лидерами, а не прозябать с ремонта на ремонт.
Ну знаете, посмотрите документацию того же Элвиса — более чем хорошо, более чем.
Отличная статья! Больше на Хабре надо такого.
свинец и некоторые другие материалы, применяемые при производстве микросхем, содержат примеси более тяжелых элементов, в частности урана, и их применение приводит к генерации небольшого, но все же хорошо измеримого потока альфа-частиц — прямо около уязвимого кремния
Не стал бы я сову на глобус натягивать, так как, во-первых, это была действительно борьба за экологию продукции микроэлектроники (например),, во-вторых, свинец — конец многих цепочек распада. Его правда подгадили после ядерных испытаний, теперь он не такой чистый, но всё же окружающая действительность светит на много больше, чем свинец.
Если есть желание, могу сводить на кафедру радиохимии, где можно померить пробу с и без свинцовой стенки — результат на лицо.
К тому же, пробег альфа-частицы в припое должен быть ещё меньше, чем в кремнии, т.е. реально альфа-частицы могут генерироваться только на поверхности шарика. Кстати, а что там с бета-частицами, теми же электронами, они от припоя вклада не дают?
И да, олово тоже добывают не из стерильных руд, оно тоже может быть загрязнено тяжёлыми, склонными к распаду элементами…
Про силовую электронику. А не проще ли силовые элементы в какую-то супер броню укутывать? А то прилетело, бац hot-spot и готов кристал к прожарке…
Не стал бы я сову на глобус натягивать
окружающая действительность светит на много больше, чем свинец.
Например, в прошлом году TSMC опубликовали на 2018 IEEE International Reliability Physics Symposium статью об измерении количества сбоев от загрязнения альфа-частицами в памяти по проектным нормам 7 нм, то есть эта проблема продолжает существовать и требовать каких-то действий и в мире, где все перешли на бессвинцовый припой.Вот линк на статью, давайте вы ее прочитаете, а потом мы обсудим, как TSMC натягивает сову на глобус.
За приглашение на кафедру радиохимии спасибо, но радиационных испытаний в моей жизни и так вполне достаточно)
Бета-частицы, в отличие от альфа-частиц, не вызывают одиночные сбои, а полной дозой от них можно пренебречь.
Про силовую электронику. А не проще ли силовые элементы в какую-то супер броню укутывать? А то прилетело, бац hot-spot и готов кристал к прожарке…Придумаете, в какую именно — озолотитесь. Я первый к вам приду покупать такую броню.
«И да, олово тоже добывают не из стерильных руд, оно тоже может быть загрязнено тяжёлыми, склонными к распаду элементами…», к слову, уран встречается в рудах в 10 раз чаще чем олово.
Эффекты воздействия полной дозы связаны с накоплением этого положительного заряда в диэлектрикахА насколько быстро дырки и электроны рекомбинируют, если обесточить схему?
А может даже замкнуть всё накоротко.
Как быстро схема придёт в рабочее состояние?
Если отключить источник радиации, то параметры схемы при комнатной температуре частично восстановятся в интервале от тысяч до десятков тысяч часов. Если нагреть — быстрее, при 100 градусах Цельсия можно говорить о десятках или сотнях часов.
Если отключить питание, а радиацию не отключать, лучше не станет.
Вышесказанное — примерная типовая оценка, в конкретных случаях все может быть сильно по-другому.
Если отключить питание, а радиацию не отключать, лучше не станет.
Вышесказанное — примерная типовая оценка, в конкретных случаях все может быть сильно по-другому.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Популярные заблуждения про радиационную стойкость микросхем